Recientemente, un equipo de investigación compuesto por Pan Jianwei, Lu Chaoyang y Liu Naile del Instituto de Información Cuántica y Ciencia y Tecnología Cuánticas de la Academia China de Ciencias de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en cooperación con el Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai de la Academia China de Ciencias y el Centro Nacional de Investigación de Ingeniería Informática Paralela, construyeron con éxito un prototipo de computación cuántica de 255 fotones "Jiuzhang-3", estableciendo una vez más un nuevo récord mundial para el nivel técnico de información cuántica óptica. y la superioridad de la computación cuántica.
Los investigadores han diseñado nuevos métodos de detección de fotones para la demultiplexación del espacio-tiempo y han construido detectores de alta fidelidad con resolución numérica de cuasifotones, mejorando el nivel de manipulación de fotones y la complejidad de la computación cuántica. Según el algoritmo de muestreo preciso clásico óptimo anunciado públicamente, la velocidad del "Jiuzhang-3" en el procesamiento del muestreo Gaussiano Bose es un millón de veces mayor que la de la generación anterior "Jiuzhang-2". La muestra más compleja procesada por "Nine Chapter 3" en una millonésima de segundo tardaría más de 20 mil millones de años en el actual superordenador "Frontier", el más potente. Este logro consolida aún más la posición de liderazgo internacional de mi país en el campo de la computación cuántica óptica.
△Diagrama esquemático del dispositivo experimental.
La computación cuántica es un nuevo paradigma informático en la era posterior a Moore. En principio, tiene capacidades de computación paralela ultrarrápida. Se espera utilizar algoritmos cuánticos específicos para conseguir una aceleración exponencial respecto a los ordenadores clásicos en algunos problemas de gran valor social y económico. Por lo tanto, desarrollar computadoras cuánticas es uno de los mayores desafíos a la vanguardia de la ciencia y la tecnología mundial actual.
Con este fin, la comunidad académica internacional ha formulado una ruta de desarrollo de tres pasos. Entre ellos, el primer paso es lograr la "superioridad de la computación cuántica", es decir, a través del control cuántico de alta precisión de casi cien qubits, la resolución de problemas específicos muestra una potencia de computación incomparable con las supercomputadoras. Al mismo tiempo, en el proceso se desarrolló una tecnología de control cuántico escalable para proporcionar una base técnica para el desarrollo de ordenadores cuánticos universales con capacidades tolerantes a fallos.
En 2020, el equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China construyó con éxito el prototipo de computación cuántica óptica "Nine Chapters" de 76 fotones, logrando la "superioridad de la computación cuántica" de un sistema óptico a nivel internacional por primera vez y superando la laguna en el experimento de Google de que la superioridad cuántica depende del número de muestras. En 2021, el equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China siguió desarrollando con éxito los prototipos de computación cuántica "Jiuzhang-2" de 113 fotones programables en fase y "Zuchong-2" de 56 bits, lo que convirtió a mi país en el único que ha logrado la "superioridad de la computación cuántica" en las rutas de la tecnología óptica y superconductora.
△Situación competitiva internacional de la computación cuántica óptica
A través de una serie de innovaciones, el equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China logró la capacidad de manipular 255 fotones por primera vez, mejorando enormemente la complejidad de la computación cuántica óptica y procesando el muestreo Gaussiano Bose un millón de veces más rápido que el "Jiuzhang-2". Sobre la base de la construcción de la serie "Nueve Capítulos" de prototipos de computación cuántica óptica, el equipo de investigación también reveló la conexión matemática entre el muestreo gaussiano de Bose y la teoría de grafos, y completó la solución de dos tipos de problemas de teoría de grafos con valor práctico, como los subgrafos densos, que es 180 millones de veces más rápido que la simulación precisa de las computadoras clásicas. Además, demostró por primera vez en el mundo las ventajas de la medición incondicional de precisión cuántica multifotónica.