九章二号

量子计算原型机

“九章二号”是“九章”系列的第二代光量子计算原型机，于2021年中国科学技术大学潘建伟院士领衔的陆朝阳教授课题组与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作研发。

发展历程

2020年12月4日，中国科学技术大学潘建伟院士领衔的陆朝阳教授课题组成功构建量子计算原型机“九章”，首次实现光学体系的量子计算优越性。国际学术期刊《科学》当天发表了该工作的研究论文。

2021年10月，该团队发展了量子光源受激放大的理论和实验方法，构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，并实现了相位可编程功能，完成了对用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。这一成果再次刷新了国际上光量子操纵的技术水平，进一步提供了量子计算加速的实验证据。相关论文于2021年10月26日以“编辑推荐”的形式发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。

2023年6月，该团队基于“九章”光量子计算原型机首次演示了对“稠密子图”和“Max-Haf”两类图论应用问题的求解。

2023年9月，根据中国科学技术大学消息，该校应邀向中国国家博物馆捐赠“九章”量子计算原型机相关科学元器件实物和原始资料。

2023年10月，该团队成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。根据公开正式发表的最优经典精确采样算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比 “九章二号”进一步提升一百万倍。

技术创新

中国科学技术大学潘建伟院士领衔的陆朝阳教授课题组在“九章”的基础上，进行了一系列概念和技术创新。受到激光—“受激辐射光放大”概念的启发，研究人员设计并实现了受激双模量子压缩光源，显著提高了量子光源的产率、品质和收集效率。其次，通过三维集成和收集光路的紧凑设计，多光子量子干涉线路增加到了144维度。由此，“九章二号”探测到的光子数增加到了113个，输出态空间维度达到了10^43。进一步，通过动态调节压缩光的相位，研究人员实现了对高斯玻色取样矩阵的重新配置，演示了“九章二号”可用于求解不同参数数学问题的编程能力。

研发单位

“九章二号”是2021年中国科学技术大学潘建伟院士领衔的陆朝阳教授课题组与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作自主研发。

所获荣誉

“九章二号”与“祖冲之二号”量子计算优越性实验入选美国物理学会“2021年物理学十大进展”。相关系列成果使中国成为目前唯一同时在两种物理体系都达到“量子计算优越性”里程碑的国家。美国物理学会评价，中国科大研究团队在与谷歌、IBM等竞争中脱颖而出，提供了令人信服的实验论据，在他们的超导和光学量子计算机展示了卓越的量子计算优越性。

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