Récemment, une équipe de recherche composée de Pan Jianwei, Lu Chaoyang et Liu Naile de l'Institut d'information quantique et d'innovation des sciences et technologies quantiques de l'Académie chinoise des sciences de l'Université des sciences et technologies de Chine, en coopération avec l'Institut des microsystèmes et des technologies de l'information de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences et le Centre national de recherche en génie informatique parallèle, a construit avec succès un prototype d'informatique quantique à 255 photons « Jiuzhang-3 », établissant une fois de plus un nouveau record mondial pour le niveau technique de l'information quantique optique. et la supériorité de l’informatique quantique.
Les chercheurs ont conçu de nouvelles méthodes de détection de photons pour le démultiplexage espace-temps et construit des détecteurs haute fidélité résolubles en nombre de quasi-photons, améliorant ainsi le niveau de manipulation des photons et la complexité de l’informatique quantique. Selon l'algorithme d'échantillonnage précis optimal classique annoncé publiquement, la vitesse de « Jiuzhang-3 » dans le traitement de l'échantillonnage gaussien de Bose est un million de fois supérieure à celle de la génération précédente « Jiuzhang-2 ». L'échantillon le plus complexe traité par "Nine Chapter 3" en un millionième de seconde prendrait plus de 20 milliards d'années au supercalculateur le plus puissant actuel "Frontier". Cette réalisation consolide encore la position de leader international de la Chine dans le domaine de l'informatique quantique optique.
△Schéma schématique du dispositif expérimental
L’informatique quantique est un nouveau paradigme informatique dans l’ère post-Moore. Il dispose en principe de capacités de calcul parallèle ultra-rapides. Il est prévu d'utiliser des algorithmes quantiques spécifiques pour obtenir une accélération exponentielle par rapport aux ordinateurs classiques dans certains problèmes de grande valeur sociale et économique. Par conséquent, le développement d’ordinateurs quantiques constitue l’un des plus grands défis à l’avant-garde de la science et de la technologie mondiales actuelles.
À cette fin, la communauté universitaire internationale a formulé une voie de développement en trois étapes. Parmi eux, la première étape consiste à atteindre la « supériorité de l'informatique quantique », c'est-à-dire que grâce au contrôle quantique de haute précision de près d'une centaine de qubits, la résolution de problèmes spécifiques montre une puissance de calcul inégalée par les superordinateurs. Dans le même temps, une technologie de contrôle quantique évolutive a été développée pour fournir une base technique au développement d’ordinateurs quantiques universels dotés de capacités de tolérance aux pannes.
En 2020, l'équipe de l'Université des sciences et technologies de Chine a construit avec succès le prototype d'informatique quantique optique « Neuf chapitres » à 76 photons, atteignant pour la première fois la « supériorité informatique quantique » d'un système optique au niveau international et surmontant la faille de l'expérience de Google selon laquelle la supériorité quantique dépend du nombre d'échantillons. En 2021, l'équipe de l'Université des sciences et technologies de Chine a développé avec succès les prototypes d'informatique quantique programmables en phase à 113 photons « Jiuzhang-2 » et « Zuchong-2 » à 56 bits, faisant de la Chine le seul pays à avoir atteint la « supériorité de l'informatique quantique » dans les voies technologiques optiques et supraconductrices.
△Situation concurrentielle internationale de l'informatique quantique optique
Grâce à une série d'innovations, l'équipe de l'Université des sciences et technologies de Chine a réussi à manipuler pour la première fois 255 photons, améliorant considérablement la complexité de l'informatique quantique optique et traitant l'échantillonnage de Bose gaussien un million de fois plus rapidement que le « Jiuzhang-2 ». Sur la base de la construction de la série « Neuf chapitres » de prototypes d'informatique quantique optique, l'équipe de recherche a également révélé le lien mathématique entre l'échantillonnage de Bose gaussien et la théorie des graphes, et a complété la solution de deux types de problèmes de théorie des graphes ayant une valeur pratique, tels que les sous-graphes denses, qui sont 180 millions de fois plus rapides que la simulation précise des ordinateurs classiques. En outre, il a démontré pour la première fois au monde les avantages de la mesure inconditionnelle de précision quantique multiphotonique.