中國(guó)科學(xué)家表示，他們最新的量子計(jì)算機(jī)在百萬(wàn)分之一秒內(nèi)解決了一個(gè)極其復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題，這比世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快了200多億年。

據(jù)同行評(píng)議期刊《物理評(píng)論快報(bào)》周二發(fā)表的一篇論文稱，“九章三號(hào)”原型機(jī)還打破了該系列前代產(chǎn)品所創(chuàng)造的記錄，計(jì)算速度提高了100萬(wàn)倍。

該研究小組由中國(guó)國(guó)家量子研究計(jì)劃的首席科學(xué)家潘建偉領(lǐng)導(dǎo)。在2020年，潘的團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了第一臺(tái)“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)。該系列使用光子(以光速傳播的微小粒子)作為計(jì)算的物理介質(zhì)，每個(gè)光子攜帶一個(gè)量子位，量子位是量子信息的基本單位。

在前兩個(gè)版本的機(jī)器中，光子數(shù)量分別從76個(gè)增加到113個(gè)，在最新的迭代中，潘和他的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建255個(gè)光子的進(jìn)步。

研究人員利用“九章三號(hào)”解決了一個(gè)基于高斯玻色子采樣的復(fù)雜問(wèn)題，該問(wèn)題模擬了光粒子穿過(guò)晶體和鏡子迷宮的行為。

這項(xiàng)任務(wù)最初是作為一個(gè)沒(méi)有目的的物理游戲提出的，不過(guò)最近的一些研究表明，玻色子采樣可能在密碼學(xué)中有一些應(yīng)用。

在實(shí)驗(yàn)中，研究小組表示，“九章三號(hào)”解決了一個(gè)樣本復(fù)雜度最高的問(wèn)題，聲稱它能夠在百萬(wàn)分之一秒內(nèi)完成任務(wù)。

研究人員還表示，經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)“前沿”在2022年中期被評(píng)為世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，但完成同樣的任務(wù)將需要200多億年的時(shí)間。

在量子技術(shù)領(lǐng)域中，中國(guó)、美國(guó)和其他國(guó)家正在展開(kāi)一場(chǎng)激烈的競(jìng)賽。一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)可以超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題。不過(guò)他們正在使用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，光子處理器只是量子計(jì)算的幾種類型之一。

總部位于多倫多的Xanadu公司也在與基于光的系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)。該公司與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)合作，于2022年推出了具有216個(gè)光子的“北極光”量子處理器。

但是，盡管速度很快，這些機(jī)器還不會(huì)取代普通計(jì)算機(jī)。在這個(gè)階段，它們只能在受保護(hù)的環(huán)境中短期地執(zhí)行高度特定的任務(wù)，因?yàn)樗麄円矔?huì)犯很多錯(cuò)誤。

2021年，當(dāng)九章二號(hào)出現(xiàn)時(shí)，潘表示，該團(tuán)隊(duì)希望“通過(guò)四到五年的努力”實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)。

2019年，量子計(jì)算先驅(qū)佐勒表示，盡管在實(shí)驗(yàn)室中出現(xiàn)了具有數(shù)十個(gè)量子比特的小型量子計(jì)算機(jī)，但要使它們真正實(shí)用還需要在糾錯(cuò)方面取得突破?！霸谖磥?lái)的5到10年里，我們可能會(huì)看到擁有幾百個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有些甚至具有部分糾錯(cuò)能力?！?/p>

佐勒推測(cè)，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高速量子計(jì)算機(jī)，將需要數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)量子比特，以及強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力。