超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“祖沖之三號(hào)”來(lái)了！
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】量子計(jì)算被譽(yù)為未來(lái)科技的“顛覆性技術(shù)”，其應(yīng)用潛力幾乎涵蓋了所有領(lǐng)域，包括人工智能、材料科學(xué)、化學(xué)、金融等，在復(fù)雜科學(xué)計(jì)算、密碼破解、藥物研發(fā)等領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
“量子計(jì)算優(yōu)越性”是指量子計(jì)算機(jī)需要在特定的問(wèn)題求解上，表現(xiàn)出超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力，從而解決連超級(jí)計(jì)算機(jī)都無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)解決的計(jì)算任務(wù)。量子優(yōu)越性是量子計(jì)算具備應(yīng)用價(jià)值的前提條件，也是當(dāng)前一個(gè)國(guó)家量子計(jì)算研究實(shí)力的直接體現(xiàn)。
12月17日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)在arXiv平臺(tái)上發(fā)布我國(guó)研制的具備105個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“祖沖之三號(hào)”的相關(guān)成果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，“祖沖之三號(hào)”的性能優(yōu)于谷歌“懸鈴木”，各項(xiàng)性能指標(biāo)也與谷歌一周前剛剛發(fā)布的Willow達(dá)到同一量級(jí)。
2022年，中國(guó)科學(xué)家首先在“祖沖之二號(hào)”超導(dǎo)量子處理器上實(shí)現(xiàn)了碼距為3的表面碼量子糾錯(cuò)，首次驗(yàn)證了表面碼方案的可行性。2023年，谷歌實(shí)現(xiàn)了碼距為3和5的表面碼邏輯比特，首次展示了錯(cuò)誤率隨著碼距的增加而下降。
2024年12月的最新工作中，谷歌利用“垂柳”處理器實(shí)現(xiàn)了碼距為3、5和7的表面碼邏輯比特，并更為顯著地降低了邏輯比特的錯(cuò)誤率，從原理上驗(yàn)證了表面碼方案的擴(kuò)展性，為集成和操縱大規(guī)模量子比特系統(tǒng)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)超導(dǎo)量子團(tuán)隊(duì)正在基于“祖沖之三號(hào)”處理器開(kāi)展相關(guān)工作，計(jì)劃在數(shù)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)碼距為7的表面碼邏輯比特，并進(jìn)一步將碼距擴(kuò)展到9和11，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。“祖沖之三號(hào)”超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)在前代的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計(jì)與工藝，在比特?cái)?shù)與性能上面都有了全方位的提升，各項(xiàng)性能指標(biāo)與“垂柳”處理器旗鼓相當(dāng)。
“祖沖之三號(hào)”的發(fā)布，表明我國(guó)在量子比特操控精度、量子糾錯(cuò)等關(guān)鍵技術(shù)上取得了顯著進(jìn)步，打破了國(guó)外在該領(lǐng)域的部分技術(shù)壟斷，激勵(lì)更多國(guó)內(nèi)科研力量和企業(yè)投身量子科技研發(fā)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)量子科技產(chǎn)業(yè)鏈的逐步形成與完善。
從全球來(lái)看，量子科技已成為科技競(jìng)爭(zhēng)的新高地，谷歌、IBM、微軟等公司都在積極推進(jìn)量子計(jì)算的發(fā)展，中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)積累和國(guó)家政策的支持使其成為未來(lái)全球量子科技競(jìng)爭(zhēng)中不可忽視的一股力量。
展望后市，2023年全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到47億美元，預(yù)計(jì)到2035年總市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到8117億美元，年復(fù)合平均增長(zhǎng)率(CAGR)將達(dá)到44.8%。
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