中国科学家成功研制“祖冲之三号”量子计算原型机，刷新超导体系量子计算优越性纪录

IT之家 3 月 3 日报道，来自中国科学技术大学的消息称，潘建伟、朱晓波、彭承志及其团队，联合上海量子科学研究中心、河南省量子信息与量子密码重点实验室、中国计量科学研究院、济南量子技术研究院、西安电子科技大学微电子学院和中国科学院理论物理研究所等单位，共同开发出了“祖冲之三号”超导量子计算原型机，其具备105个可读取比特和182个耦合比特，成功执行了“量子随机线路采样”任务。

在与现有的顶级经典算法对比中，“祖冲之三号”在处理量子随机线路采样方面比现有的最强超级计算机快15个数量级，且超越了谷歌在2024年10月发布的最新成果6个数量级 [Nature 634, 328 (2024)]。这一成就是继超导量子计算原型机“祖冲之二号”实现量子计算优越性后，再次刷新超导量子计算的优越性纪录。相关研究成果已于北京时间3月3日在国际学术期刊《物理评论快报》上以封面论文形式发表。

据IT之家了解，“量子计算优越性”显示量子计算系统在性能上超越传统超级计算机的潜力，是量子计算具备实际应用价值的基础，也是反映一个国家在量子计算领域研究实力的重要指标。目前，中美在这一领域处于国际领先地位，两国间呈现交叉领先的局面。

研究团队在“祖冲之二号”的基础上，显著提升了多项关键性能指标，成功实现了105个数据比特和182个耦合比特的配置，量子比特相干时间达72μs，单比特门保真度为99.90%，两比特门保真度为99.62%，读取保真度亦达到99.13%，使得其综合性能达到了国际领先水平。为验证系统性能，团队在“祖冲之三号”上完成了83比特32层的随机线路采样，计算速率相比当今的最强超算快了15个数量级，且超过了去年十月谷歌的最新成果6个数量级，展现出当前超导量子计算的最强优势。

量子优越性是量子计算性能强大的综合体现，同时也是近期探索应用以及实现可扩展量子纠错的重要基础。在“祖冲之三号”实现最强的量子计算优越性后，团队正在积极开展关于量子纠错、量子纠缠、量子模拟与量子化学等多个方面的研究。“祖冲之三号”的设计采用二维网格比特排布结构，简化了实现规模化拓展的表面码量子纠错算法，目前团队已在此平台上进展良好，正研究码距为7的表面码纠错，后期将进一步扩展码距至9和11，为大规模量子比特的集成与操纵奠定基础。

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