九章四号横空出世 中国刷新量子霸权新纪录

新华社合肥5月13日电（记者陈诺、何曦悦）中国科研团队成功打造拥有1024个量子压缩态输入及8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”，再次改写光量子信息技术的世界纪录，确立了国际领先的“量子计算优越性”地位。

“九章四号”首度实现了对高达3050个光子的量子态操控与探测，这一数值远超“九章三号”的255个光子。在求解高斯玻色取样问题上，其速度比当今全球最快的超级计算机快了10的54次方倍。

记者13日从面对中国科学技术大学获悉这一消息。国际权威学术期刊《自然》于同日刊登了此项研究成果。

“九章四号”由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等领衔的研究团队，携手济南量子技术研究院、山西大学、清华大学、上海人工智能实验室、崂山实验室、国家并行计算机工程技术研究中心等多家机构共同研发。

当前主流的量子计算技术路径涵盖超导、离子阱、光量子及中性原子等方向。“量子计算优越性”已成为衡量一个国家量子计算研究实力的核心指标。

“九章”系列历经多次迭代升级，屡次刷新世界纪录。2020年推出含76个光子的“九章”光量子计算原型机；2021年发布具备113个光子且可相位编程的“九章二号”；2023年“九章三号”更是将光子数量提升至255个。

中国科学技术大学教授陆朝阳介绍，本次研究团队开发了高效率的光参量振荡器光源与时空混合编码干涉仪，成功将1024个高效率压缩态光场集成至8176模式的时空混合编码线路中，从而获得了对3050个光子的操控及探测能力。

“这意味着，‘九章四号’生成的最复杂数据样本仅需25微秒，耗时甚至短于一眨眼。而地球上目前最强的超级计算机要算出同样结果，则需耗费超过10的42次方年。”陆朝阳表示。

2019年，美国谷歌公司宣称研发出53个量子比特的计算机。随后，中国科研团队陆续发布了76个光子的“九章”光量子计算原型机及56比特超导原型机“祖冲之二号”，使中国成为全球唯一在两条技术路线上均实现量子计算优越性的国家。预计到2025年底，中国将在量子纠错领域达成“低于阈值，越纠越对”的里程碑式突破。

国际学界普遍观点认为，量子计算发展需经历三大阶段：实现量子计算优越性；研制可操控数百个量子比特的量子模拟机；研制可编程的通用量子计算机。其中，量子纠错是迈向通用量子计算机的关键门槛。

陆朝阳指出，“九章四号”的问世标志着低损耗光量子处理器在规模与复杂度上实现了重大跨越，为构建“万亿量子模式的三维簇态”及未来“容错光量子计算硬件”开辟了更多可能。