这款新的超导量子处理器原型取得了与谷歌的新Willow QPU相媲美的基准测试结果。
中国研究人员开发出一种量子处理单元（QPU），其速度比地球上最好的超级计算机快1千万亿（10^15）倍。
位于合肥的中国科学技术大学的科学家们表示，这种名为“祖冲之 3.0”的105个量子比特的新原型芯片使用了超导量子比特，代表了量子计算向前迈出的重要一步。
它可以与谷歌最新的Willow QPU在2024年12月设定的基准测试结果相媲美，这使得科学家们在实验室基准测试中宣称量子霸权 —— 量子计算机比最快的超级计算机更有能力。
他们在发表在《物理评论快报》上的一项新研究中说，科学家们使用该处理器在几百秒内完成了广泛使用的量子计算随机电路采样（RSC）基准的任务。
这项83量子位、32层随机电路采样任务的测试，也比2024年10月发布的谷歌上一代Sycamore芯片的结果快100万倍。相比之下，世界上第二快的超级计算机Frontier只能在59亿年内完成同样的任务。
尽管结果表明QPU能够实现量子霸权，但使用的特定RCS基准测试更倾向于量子方法。此外，推动经典计算的经典算法的改进可能会缩小差距，正如2019年谷歌科学家首次宣布量子计算机的性能优于经典计算机时所发生的那样 —— 这是RSC基准的首次使用。
科学家们在研究中表示：“我们的工作不仅推动了量子计算的前沿，而且为量子处理器在应对复杂的现实挑战方面发挥重要作用的新时代奠定了基础。”
与谷歌最好的量子处理器竞争
“祖冲之”的最新迭代包括105个transmon量子位元 —— 由钽、铌和铝等金属制成的器件，它们对噪声的灵敏度降低了 —— 在一个15乘7的矩形晶格中。这是建立在之前包含66个量子位的芯片之上的。
在现实世界中，对量子计算可行性至关重要的领域之一是相干时间，这是一个衡量量子位能保持叠加状态多长时间，并利用量子力学定律并行执行计算的标准。更长的相干时间意味着更复杂的操作和计算成为可能。
另一个重大改进是门保真度和量子纠错，这一直是构建有用量子计算机的障碍。门保真度测量量子门执行其预期操作的准确性，其中量子门类似于经典逻辑门，对一个或多个量子位执行特定操作，操纵它们的量子态。更高保真度的量子位意味着更少的错误和更精确的计算。
祖冲之 3.0的并行单量子比特门保真度达到99.90%，并行双量子比特门保真度达到99.62%。谷歌的Willow QPU略微领先，分别获得99.97%和99.86%的结果。
科学家们在研究中表示，这些改进在很大程度上是由于工程上的改进，包括制造方法的改进和更好地优化量子位设计。例如，最新的迭代使用钽和铝来平版定义量子比特组件，通过铟碰撞倒装芯片工艺结合。这提高了准确性，并尽量减少污染。
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