最新研究報告：中國研發祖沖三號 Zuchongzhi-3 105 量子計算原型機快過 Google

中國與美國在量子電腦賽道 的競爭當中再度取得領先，據報導，北京大學、南方科技大學和中國科學技術大學的研究團隊近日在量子電腦領域中獲得突破，他們發現利用控制光的超表面  (Metasurface) 平面結構，可更緊湊地生成和操縱光子糾纏，開啟了量子網路發展的新通道。

新型態量子資訊處理

量子資訊處理需要依賴多個光子糾纏來處理大量資料，有效地產生這些光子仍然是重大挑戰，傳統方式要使用量子非線性光學過程，該過程難以縮放大量光子，如果使用線性分束和量子干涉，需要複雜精密的設置並容易產生損耗和串擾。

研究員發現新的方法，他們採用的工作原理是從不同角度將多個光子引導到專門設計的梯度超表面，以超表面操縱這些光子，讓它們以量子方式干涉產生糾纏光子態，此技術不僅可以產生各種糾纏態，還可以將多個糾纏光子融合成更大更複雜的群組，因此可在更小的空間中編碼更多的量子訊息，從而有可能推進加速量子計算和通訊技術。

Multiphoton Path-Polarization Entanglement Through A Single Gradient Metasurface  (註) 的作者 Ying Gu 教授將這種新的方法稱為量子資訊處理的新視角，他表示「這就像在迷宮中找到捷徑，可以使用單一超表面來完成這項工作，而不是試圖操縱複雜的光學設定。」創造和操控光子糾纏的過程變得更加簡單，適合創造可安裝在晶片上的微型量子設備，使其成為未來量子計算和通訊應用的絕佳解決方案。

透過新方法，許多量子電腦的應用場景有可能更容易實現；超表面可用於產生糾纏光子並將其傳遞給多個用戶，進而促進量子網路的建造。此外，超表面可作為處理更多光子的構建塊，有可能促進小型量子筆記型電腦的發展。

祖沖三號打破 Google 量子電腦運算紀錄

Google 曾於 2019 年時宣稱在量子電腦計算領域取得領先，以 200 秒的速度處理隨機任務，但隨即被中國科大於 2023 年時以更快速的十五秒運算時間超越 Google 的紀錄。

由中國團隊研發的祖沖三號量子計算原型機 (Zuchongzhi-3 – 105 Qubit machine) 據稱速度超越 Google 於去年十月時公開發表的六個數量層級，打破了量子隨機線路取樣的速度。 

註：Multiphoton Path-Polarization Entanglement Through A Single Gradient Metasurface (透過單一梯度超表面的多光子路徑偏振糾纏) 研究論文的共同作者為 Qi Liu、Xuan Liu、Yu Tian、Zhaohua Tian、Guuixin Li、Xi-Feng Ren、QiHuang Kong 和 Ying Gu 。

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