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2月22日，中科院量子資訊與量子科技創新研究院（以下簡稱「量子創新研究院」）理事會會議暨2023年度工作會議在合肥召開。
這次會議發布了三個重要的科研成果。
第一，阿里巴巴和潘建偉院士團隊宣布11位元的超導晶元可以通過雲平台進行操控。
第二，郭光燦院士團隊的半導體量子晶元可以實現兩位元dj演算法。
第三，郭光燦院士團隊改進了模擬演算法，使得經典計算機可模擬的量子位元數目超過72個，大大提高了量子霸權的門檻。
等我詳細地一一介紹。
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首先說潘建偉院士的11位超導量子雲平台。這是國內第一，也是國際第三了。國際前兩個分別是ibm的20位和rigetti的19位超導量子雲平台。雖然數目上不夠，但這是乙個從無到有的突破。
下面簡單比較一下相關引數，ibm的20位量子晶元的拓撲結構
兩位元門受拓撲結構限制，並不能做到兩兩之間都有；單位元門保真度大都在99%以上，兩位元門保真度大都在97-98%；t1大都在80-110us之間，t2大都在20-40us之間。
下面是rigetti的19位元拓撲結構，
兩位元門受拓撲結構限制，也並不能做到兩兩之間都有；單位元門保真度大都在98-99%，兩位元門保真度大都在85-93%；t1大都在15-20us之間，t2大都在5-10us。總體上和ibm相比遜色不少。
這是阿里巴巴的晶元拓撲結構
兩位元門受拓撲結構限制，只能保證鄰近耦合，而且12個位元應該是壞了乙個；單位元門保真度全部在99%以上，兩位元門保真度大都在全部在92%以上；t1大都在8us左右，t2大都在1-9us不等。保真度方面比rigetti好很多，但是t1和t2比前兩者都差很多。
總的來說，這一成就說明我國的超導量子技術達到了國際前沿。工藝方面基本上就是緊跟前沿，但缺乏創新，而且工藝效能並不突出，這在較短的t1和t2就可以看出來，保真度較高是因為所選取的位元結構不同，這種x-mon結構的位元保真度較高，但只能形成一維鏈。
在雲平台對接和量子演算法實現等方面，我們還是落後前兩家公司。我的同學在上面跑了乙個三位元ghz態發現就亂掉了，在演算法實現上也缺少努力，相比rigetti的無監護機器學習演算法來說，我們落後很多。
這當然不是該團隊的問題，而是我們投入還太少，團隊還沒有資金和人才來做這些事情，希望未來能夠加速發展。值得一提的是國內還有南京大學於揚課題組和合肥本源量子公司在做超導量子計算，和潘建偉院士的校企合作模式互補，助力中國超導量子計算的發展。
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現在講一下郭院士在半導體量子計算方面的成果。
半導體量子計算相對於超導量子計算來說還仍然比較落後，發展緩慢。但是半導體量子計算得益於它成熟的半導體工藝，被認為是非常有前景的一種計算方式。國際晶元巨頭intel就同時投資了超導和半導體兩種計算方式。
半導體量子比特有兩種方法，分別是電荷量子位元和自旋量子位元。在電荷量子位元方面，郭院士組先後實現了單位元，兩位元，三位元和如今的dj演算法，這種位元形式可擴充套件性強，但是相干時間短，測量的兩位元保真度大概是69%，不過觀察量子現象是沒有問題的了。雖然我這裡還看不到相關資料，但是應該是演示了dj演算法的結果。
dj演算法是一種可以證明量子演算法具有加速作用的演算法，具體到兩位元dj演算法，其線路框圖大概是這樣子，上面的是q1，叫做輸入位元；下面的是q2，叫做輔助位元。對q1進行函式操作，當f(a=0)=f(a=1)=1或者f(a=0)=f(a=1)=0時，f(a)是常數函式；當f(a=0)=1，f(a=1)=0或者f(a=0)=0，f(a=1)=1時，f(a)是平衡函式。
用經典演算法判斷，就是計算兩次，分別置q1為1和0即可。
用量子演算法判斷，引入uf=w
我們在結果中測量q1，若是常數函式，結果總為0；若是平衡函式，結果總為1。這樣就做到了一次判斷函式的型別。
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最後講一下郭光燦院士團隊在經典計算機的量子模擬方面的進展。
在今年2月以前，ibm和google團隊都實現了56量子位元的模擬電路。因而他們認為，只要做出大於56個位元的量子晶元，就可以實現量子計算機對經典計算機的超越——實現量子霸權。
然而，實現量子霸權並不是很簡單。
2023年四月，google發表文章《characterizing quantum supremacy in near-term devices》,其中對量子霸權的定義是
any known algorithmrunning onan existing classical supercomputerina reasonable amount of time.
也就是說，只有經典超級計算機不能在合理的時間內執行的任意已知的演算法來求解的問題，而能被量子計算機求解的問題才能證明量子霸權。
按照這種定義，事實上實現量子霸權是比較困難的。只要經典超級計算機上能模擬的位元數目超過一台量子計算機，那麼，量子霸權就難以實現。
郭光燦院士團隊為了更好地定義量子霸權，在超級計算機模擬上進行了研究。將兩位元門的模擬進行了拆解，大大減小了計算資源，將位元數目提高到64個，經過理論推算，在更大的超級計算機上，這種模擬方法可以模擬多達72個量子位元。
這一研究成果將迫使我們不得不重新審視何為量子霸權，以及量子霸權應當如何實現。
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