2024-12-1915:37安徽
12月17日，我国105比特超导量子计算机“祖冲之三号”成果，在线发表在arxiv上。“祖冲之三号”进一步优化了设计与工艺，比特数与性能方面全方位提升，实现了目前超导量子计算的最强优越性。
本次成果由产学研各方力量协同完成，国盾量子是九家参与单位之一。
最强优越性
量子计算是下一代信息革命的关键技术，在生物制药、天气预测、密码破译等方面具有重大潜力。“量子计算优越性”是量子计算发展的第一个“门槛”，指量子计算机在特定问题求解上，表现出超越经典计算机的能力，从而解决超级计算机都无法在短时间内解决的计算任务。这是量子计算实用化漫长征程中的第一阶段。
跨越该“门槛”是量子计算具备应用价值的前提，也是量子计算研究实力的直接体现。目前，中国是唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。
在光量子路线，2020年，中国科大构建的“九章”光量子计算机，实现了高斯玻色采样任务快速求解，首次严格证明了量子计算优越性。
在超导路线，2021年5月，中国科大研制了62比特可编程超导量子计算机“祖冲之号”，实现了可编程的二维量子行走。同年10月，研究团队构建了66比特可编程超导量子计算机“祖冲之二号”，实现对“量子随机线路取样”任务的快速求解，我国首次在超导体系达到上述里程碑。
此次，“祖冲之三号”超导量子计算机，超过谷歌于2024年10月发表于《自然》期刊的最新进展——72比特 “悬铃木”处理器——6个数量级，为目前超导量子计算的最强优越性。“祖冲之三号”处理器的各项性能指标，与谷歌近期发布的105比特“垂柳”处理器相当，表明中美当前在超导量子计算研究方面处于同一水平线。
量子纠错是共识
达到“量子计算优越性”里程碑之后，当前量子计算研究的重点任务之一是突破量子纠错技术。通过量子纠错抑制量子比特的错误率，是实现容错通用量子计算机的必要途径。现阶段量子纠错的研究重点是验证量子纠错的可扩展性, 表面码是实现量子纠错大规模扩展最成熟的方案。
2022年，中国科学家首先在“祖冲之二号”超导量子处理器上实现了码距为3的表面码量子纠错，首次验证了表面码方案的可行性。
2023年，谷歌实现了码距为3和5的表面码逻辑比特，首次展示了错误率随着码距的增加而下降。2024年12月，谷歌利用“垂柳”处理器实现了码距为3、5和7的表面码逻辑比特，并显著降低了逻辑比特的错误率，从原理上验证了表面码方案的扩展性，为集成和操纵大规模量子比特系统扫清障碍。
目前，国家实验室正基于“祖冲之三号” 处理器开展相关工作，计划在数月内实现码距为7的表面码逻辑比特，并进一步将码距扩展到9和11，为实现大规模量子比特的集成和操纵铺平道路。
产学研联合攻关
量子计算是当今世界科技发展的最前沿领域之一，需要跨学科人才或多领域人才合作。谷歌“垂柳”芯片的论文作者多达260余名，隶属于Google Research、马萨诸塞大学阿默斯特分校、Google DeepMind、加州大学圣巴巴拉分校在内的16家产学研单位。
此次“祖冲之三号”的成果，也由中国科大、国家实验室、济南量子院在内的9家单位共同完成。国盾量子有幸作为唯一的参与企业，为实验提供了室温电子学等设备、量子计算机整机搭建及运维等支持。
产学研的协同创新与交流合作，将进一步提高量子科技理论研究成果向实用化、工程化转化的速度和效率，满足量子信息领域核心技术研究和产业化发展的需求。
作为国内率先从事量子信息技术产业化的企业，国盾量子始终致力于推动产学研深度融合与协同创新，参与了“祖冲之号”、“京沪干线”、“济南一号”等重大创新成果。目前，公司已成长为全球领先的量子通信设备制造商和量子安全解决方案供应商，以及全球少数可提供超导量子计算整机解决方案的企业。
未来，国盾量子将继续秉持“量子科技、产业报国”初心，深度参与并推动第二次量子革命的发展。
本文综合自墨子沙龙。
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