近日，中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展，使我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到「量子计算优越性」里程碑的国家。

经过研究攻关，超导量子计算研究团队构建了 66 比特可编程超导量子计算原型机「祖冲之二号」，实现了对「量子随机线路取样」任务的快速求解，比目前最快的超级计算机快一千万倍，计算复杂度比谷歌的超导量子计算原型机「悬铃木」高一百万倍，使得我国首次在超导体系达到了「量子计算优越性」里程碑。

同时，光量子计算研究团队构建了 113 个光子 144 模式的量子计算原型机「九章二号」，处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍，并增强了光量子计算原型机的编程计算能力。为未来面向通用量子计算机的研制打下了基础。

祖冲之 2.0

在证明量子计算优势以指数方式超越经典硬件和算法改进时，通过高精度控制扩展到大量量子比特是必不可少的。

在这里，研究团队开发了一种二维可编程超导量子处理器——祖冲之，它由 66 个功能量子比特组成，采用可调耦合架构。通过随机量子电路采样以进行基准测试，系统大小最多为 56 个量子比特和 20 个周期。该任务的经典模拟的计算成本估计比之前在 53 量子比特 Sycamore 处理器上的工作高 2-3 个数量级。

10 月 25 日，该研究成果以「Strong Quantum Computational Advantage Using a Superconducting Quantum Processor」为题发表在《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.180501

祖冲之 2.1

祖冲之 2.1 是祖冲之 2.0 的升级版，研究团队设计并制造了一种名为祖冲之 2.1 的新型 66 量子比特二维超导量子处理器。

该研究以「Quantum Computational Advantage via 60-Qubit 24-Cycle Random Circuit Sampling」为题于 10 月 25 日发表在《Science Bulletin》上。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927321006733

与祖冲之 2.0 相比，祖冲之 2.1 的读出性能大幅提升至平均保真度 97.74%，而单量子位门和双量子位门的平均保真度分别为 99.84% 和 99.40%。

基于这种最先进的量子处理器，实验实现了系统规模高达 60 个量子比特和 24 个周期的随机量子电路采样。

九章

研究人员报告了相位可编程高斯玻色子采样 （GBS），它从 144 模式光子电路中产生多达 113 个光子检测事件。

在这项工作中，研究人员为可扩展的 GBS 开发了一种具有高亮度、同时纯度和效率接近统一的受激挤压光源。此外，通过利用 GBS 的一个重要特征——采样矩阵吸收干涉仪的作用以及输入状态的相位和压缩参数——研究人员在新的光子量子电脑「九章 2.0」中，展示并验证了具有 113 个检测光子的相位可编程 GBS。

这种光子量子计算机，产生的希尔伯特空间维数高达约 10^43，采样率比在经典超级计算机上使用蛮力模拟快约 10^24。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.180502

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