九章四号横空出世，中国重塑量子计算巅峰优势

新华社合肥 5 月 13 日电（记者陈诺、何曦悦）中国科研攻关团队成功打造出拥有 1024 个量子压缩态输入及 8176 模式的可编程光量子计算原型机“九章四号”，再次打破光量子信息技术的世界纪录，确立了全球领先的“量子计算优越性”。

“九章四号”首次实现了对高达 3050 个光子量子态的精准操控与探测，这一数据远超拥有 255 个光子的“九章三号”。在处理高斯玻色取样问题时，其运算速度比当前全球最快的超级计算机快了 10 的 54 次方倍。

记者于 13 日从中国科学技术大学获悉此消息。同日，国际顶尖学术期刊《自然》正式刊登了该项研究成果。

“九章四号”由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等领衔的课题组，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、崂山实验室以及国家并行计算机工程技术研究中心等多家单位共同研发。

当前主流的量子计算技术路径涵盖超导、离子阱、光量子和中性原子等方向。“量子计算优越性”已成为衡量一个国家量子计算研究硬实力的关键指标。

“九章”系列历经多次迭代升级，屡次刷新世界纪录。2020 年推出 76 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”则将光子数量提升至 255 个。

中国科学技术大学教授陆朝阳指出，此次团队研发了高效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整合进时空混合编码的 8176 模式线路中，从而获得了对 3050 个光子的操控与探测能力。

“这表明，‘九章四号’此次生成的最复杂数据样本仅需 25 微秒，耗时短于一次眨眼。而若由目前地球上最强大的超级计算机完成同等计算，则需耗时超过 10 的 42 次方年。”陆朝阳说道。

2019 年，美国谷歌公司宣布研发出 53 量子比特计算机。此后，中国科研团队接连发布 76 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。

国际学界主流观点指出，量子计算的发展需跨越三个阶段：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。

陆朝阳强调，“九章四号”的成果象征着低损耗光量子处理器在规模与复杂度上的巨大飞跃，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。