“量子優越性像個門檻，是指當新生的量子計算原型機，在某個問題上的計算能力超過了最強的傳統計算機，就證明其未來有多方超越的可能。”中科大教授陸朝陽說，多年來國際學界高度關注、期待這個里程碑式轉折點到來。
這是光量子干涉實物圖：左下方為輸入光學部分，右下方為鎖相光路，上方共輸出100個光學模式，分別通過低損耗單模光纖與100超導單光子探測器連接。新華社發
去年9月，美國谷歌公司推出53個量子比特的計算機“懸鈴木”，對一個數學算法的計算只需200秒，而當時世界最快的超級計算機“頂峰”需2天，實現了“量子優越性”。
近期，潘建偉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，成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”。
實驗顯示，當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而目前世界最快的超級計算機“富岳”需6億年。等效來看，“九章”的計算速度比“懸鈴木”快100億倍，并彌補了“懸鈴木”依賴樣本數量的技術漏洞。
這是100模式相位穩定干涉儀：光量子干涉裝置集成在20cm*20cm的超低膨脹穩定襯底玻璃上, 用于實現50路單模壓縮態間的兩兩干涉，并高精度地鎖定任意兩路光束間的相位。新華社發
據悉，潘建偉團隊這次突破歷經20年，主要攻克高品質光子源、高精度鎖相、規模化干涉三大技術難題。
“比如說，我們每次喝下一口水很容易，但每次喝下一個水分子很困難。”潘建偉說，光子源要保證每次只放出1個光子，且每個光子一模一樣，這是巨大挑戰。同時，鎖相精度要在10的負9次方以內，相當于100公里距離的傳輸誤差不能超過一根頭發直徑。
這是光量子干涉示意圖。新華社發
與通用計算機相比，“九章”還只是“單項冠軍”。但其超強算力，在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在應用價值。
12月4日，國際學術期刊《科學》發表了該成果，審稿人評價這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”。
