2024年1月31日，合肥——中国科学技术大学潘建伟院士团队今日在《自然·计算科学》上发表最新研究成果，宣布在经典超级计算机上成功模拟了512量子比特的随机量子电路，创造了该领域新的世界纪录。这一突破性进展不仅展示了我国在量子计算基础研究方面的实力，更为精确界定“量子优越性”的临界点提供了关键数据。

量子优越性指的是量子计算机在特定任务上超越最强经典计算机的能力。2019年，谷歌曾宣布其53量子比特处理器“悬铃木”实现了量子优越性，但学术界对优越性的确切边界一直存在争议。此次中国科大的研究通过创新算法和优化，在“神威·太湖之光”超级计算机上模拟了比此前记录大一倍规模的量子系统，将经典模拟的能力边界大幅推前。

研究团队开发了名为“太极”的新型张量网络收缩算法，结合超算的并行计算能力，高效处理了512量子比特、深度20层的随机量子电路模拟任务。整个模拟过程消耗了约1500万核时，产生了超过2艾字节的中间数据。团队负责人陆朝阳教授表示：“这项工作相当于为量子计算设置了一个更高的标杆——未来要宣称实现量子优越性，量子处理器必须能够完成经典计算机无法模拟的更大规模计算。”

这一成就具有多重意义。首先，它确立了经典计算在模拟中等规模量子系统方面仍然具备强大潜力，为量子计算的发展提供了更精确的参照系。其次，研究中开发的算法和优化技术可直接应用于量子芯片的设计验证和错误缓解，加速实用量子计算机的研发进程。此外，该成果展示了经典-量子混合计算范式的潜力，为近期量子计算的实际应用提供了新思路。

国际量子计算专家评价称，这项工作“重新绘制了量子计算竞赛的版图”。随着全球量子竞争日趋激烈，中国团队在这一基础领域的突破，不仅提升了我国在国际量子科技领域的话语权，也为未来量子计算技术路线的发展提供了重要科学依据。研究团队表示，下一步将继续挑战更大规模的量子系统模拟，并探索这些技术在量子化学计算和优化问题中的实际应用。