中國量子計算原型機九章問世 2021年量子計算機行業市場深度調研

• 2020年12月4日 ZhouXun來源：互聯網綜合 248 8
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12月3日，中國科學技術大學宣布，中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，構建了 76 個光子 100 個模式的量子計算原型機 “九章”，實現了具有實用前景的 “高斯玻色取樣”任務的快速求解。

中國量子計算原型機九章問世

12月3日，中國科學技術大學宣布，中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，構建了 76 個光子 100 個模式的量子計算原型機 “九章”，實現了具有實用前景的 “高斯玻色取樣”任務的快速求解。

據介紹，近期，潘建偉團隊通過自主研制同時具備高效率、高全同性、極高亮度和大規模擴展能力的量子光源，同時滿足相位穩定、全連通隨機矩陣、波包重合度優于 99.5%、通過率優于 98% 的 100 模式干涉線路，相對光程 10-9 以內的鎖相精度，高效率 100 通道超導納米線單光子探測器，成功構建了 76 個光子 100 個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機 “九章”。

根據目前最優的經典算法，“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比目前世界排名第一的超級計算機 “富岳”快一百萬億倍，等效地比谷歌去年發布的 53 比特量子計算原型機 “懸鈴木”快一百億倍。

根據中研普華研究院《2018-2023年中國量子計算機行業市場深度調研與投資風險預測報告》顯示：

一、超導量子比特介紹

超導量子比特是以量子力學為理論基礎，約瑟夫森結(Josephson junction)為基本載體的量子兩能級系統。超導量子比特具有可與傳統的微電子加工技術兼容、可控性、低損耗以及可擴展性等方面的優勢，所以這是一種很有前景的實現量子計算機的方案之一。對比經典比特之間的邏輯運算和計算處理，我們根據實現量子計算機的物理載體必須具備第三個條件可知，要實現可控的量子比特之間的相干性以及退相干時間，這些都是實現量子計算機的一個必要條件。

注：實現量子計算機的物理載體必須具備的條件：

(1)該量子系統是一個能很好定義的量子系統，量子比特必須是一個具有兩態的量子系統，例如量子點、離子講和超導量子比特;

(2)能精確的初始化到某一個己知的狀態上，如基態、激發態;

(3)需要在量子計算機運行期間要有長的退相干時間，以保證量子計算機的操作;

(4)能夠控制量子比特之間的耦合;

(5)能夠正確地測量到量子比特的所處狀態。

二、超導量子比特和腔的耦合

在2004年Blais將腔量子電動力學(Cavity quantum electrodynamics，Cavity QED)應用到超導電路中，提出了電路量子電動力學系統，隨后傳輸子量子比特與三維腔耦合體系也應運而生。

Cavity QED通過高品質因數Q的諧振腔來研究原子和腔內光子之間的相互作用。外部噪聲能夠影響二能級系統的退相干以及影響原子和光子的相互作用過程，在表征量子比持參數過程中，可以通過高品質因數的諧振器隔離外部的電磁噪聲并提髙原子的量子相干性。又因為處于激發態的原子由激發態退化到基態時恰好能夠釋放一個光子，所以能夠很好的研究光子的量子特性等。

腔量子電動力學電路為固態量子計算提供了新的方式，并為研究超導量子比特和量子態測量提供了新的途徑。腔量子電動力學的結構可以有效的隔離量子比特與外界的電磁環境極大地降低了外界電磁干擾，并且可以利用腔實現多量子比特耦合。諧振腔與量子比特耦合形成二能級系統。

圖表：腔QED耦合示意

資料來源：中研普華產業研究院

兩能級原子與諧振腔發生相干作用，其耦合強度為g，K為光子的衰減速率，γ是原子的衰減速率，1/Ttransit則是描述原子離開腔的頻率。為了達到強耦合條件，使得g>k，γ，1/Ttransit。

那么，未來量子計算機行業將如何發展?請關注中研普華研究院報告《2018-2023年中國量子計算機行業市場深度調研與投資風險預測報告》。

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