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科技日報合肥5月13日電（記者吳長鋒）記者13日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、陸朝陽、張强、劉乃樂等學者聯合國內研究組織，成功研製出1024個量子壓縮態輸入、8176模式的可編程量子計算原型機“九章四號”，首次操縱和探測高達3050個光子的量子態。“九章四號”被應用於高效求解高斯玻色採樣任務，其計算速度比當前全球最快的超級電腦ElCapitan快1054倍，成功建立了國際上最强的“量子計算優越性”。相關論文於13日發表於國際學術期刊《自然》。
“九章”系列專用量子計算原型機是展示量子計算優越性的重要模型，還可用於生成容錯量子計算所需的玻色糾錯碼及大規模量子糾纏簇態。然而，在開發大規模量子處理器的過程中，由於編碼線路日益龐大複雜，不可避免的光子損耗嚴重制約著系統的可擴展性。
針對這一問題，研究團隊研發了高效率的光參量振盪器光源和時空混合編碼干涉儀，將1024個高效率壓縮態光場集成到一個時空混合編碼的8176模式線路中，實現了92%的光源效率和51%的系統總效率，使得系統能在102461維的巨大希爾伯特空間中進行採樣。研究團隊由此獲得對高達3050個光子的操縱和探測能力，比之前最好結果提升超過10倍。
對比基準測試表明，“九章四號”生成一個樣本僅需25微秒，而使用ElCapitan和現時最好的經典算灋，需要超過1042年的時間，量子優勢比達到1054量級。“九章四號”成果代表了低損耗光量子處理器在規模和複雜度上的重大飛躍，進一步鞏固了我國在光量子計算領域的世界領先地位。