祖冲之二号刚面世，祖冲之2.1就来了，性能又提升了三个数量级

量子计算技术可谓是当今世界最炙手可热的前沿科技，这种技术的成熟被认为甚至能开启新一代的技术革命。10月26日，我国各大媒体竞相报道了我国量子计算领域的最新成果——“九章二号”和“祖冲之二号”相继问世，这是“九章”光量子计算机和“祖冲之”超导量子计算机的升级版，标志着这两个类型的计算机已经进入2.0时代，标志着我国首次在这两个领域中同时实现了“量子计算优越性”（国外称之为“量子霸权”），同时也说明我国成为世界上唯一在这两个领域中都实现了量子计算优越性的国家。

而据来自《澎湃新闻》10月27日的报道，我国超导量子计算机“祖冲之二号（2.0版）”又有了最新进展：“祖冲之2.1（2.1版）”所完成任务的难度比“祖冲之2.0”又高出了3个数量级。

我们都知道祖冲之2.0版（祖冲之二号基本版）就已经很牛了，它是66比特的可编程超导量子计算原型机，比今年5月份推出的“祖冲之”号多出4个比特，这4个比特使量子计算性能实现质的提升，同等计算比目前最快的传统超算还要快一千万倍，并且实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解；而且它的计算复杂度比美国谷歌的同类型超导量子计算原型机“悬铃木”还高出了一百万倍，它的出现也标志着我国在超导量子计算体系中全球领先。

而祖冲之2.1则又是祖冲之2.0的升级版，它实现了系统规模高达 60个量子比特的二维矩形超导量子位阵列和 24 个周期的随机量子电路采样（全部量子比特为66个）。

与2.0版相比，祖冲之2.1的读出性能大幅提升到了平均保真度97.74%，最高可达 99.1%，而单量子位门和双量子位门的平均保真度分别为99.84%和99.40%，这都是超导量子计算领域从未有过的读出保真度，这种性能的巨大改进，将在实现更大更深的随机量子电路采样方面发挥着关键作用。

祖冲之2.1采用了一种新的校准方法，专家称之为4-patch校准，是一种以基于双量子比特XEB获得的原始门参数来识别类iSWAP门的参数，这比以往的技术提高了辨识精度，实验表明所有保真度都得到了很大的提高，并且与预测的保真度十分匹配，表明等方法适应性更强，也更符合全电路模式。

祖冲之2.1在计算成本估算上则采用了张量网络算法，其在60个量子比特和24个周期的采样任务上比Sycamore上最难的任务高出了6个数量级，相比祖冲之2.0版则高出5000倍，产生的希尔伯特空间维数高达 2^60，量子计算技术代际之间超越的幅度简直让人瞠目结舌，如今最先进的超算进行经典模拟随机电路采样实验的时间要花费48,000年，而祖冲之2.1仅需约4.2小时，量子计算相比传统计算的超越性十分巨大。

目前量子计算距离实用化最需要解决的问题是量子纠错，祖冲之2.1的读取保真度目前最高，平均已达97.74%，某些方面数据更在99%以上，相对而言量子纠错也比较容易实现，预测量子计算机在特定领域实用化已经为时不远，它的极速计算性能将颠覆诸多领域的现有技术，打开新的技术革命的大门。

参考资料：

《澎湃新闻》2月27的文章《国盾量子披露“祖冲之2.1”：任务难度比2.0高3数量级》