九章四号面世：中国重塑量子计算优势新巅峰

新华社合肥 5 月 13 日电（记者陈诺、何曦悦）中国科研队伍成功打造出具备 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”，再次打破光量子技术领域的全球纪录，确立了国际上最顶尖的“量子计算优越性”。

“九章四号”首度实现了对高达 3050 个光子量子态的操控与探测，这一数值远远超越了拥有 255 个光子的“九章三号”。在处理高斯玻色取样难题时，其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，国际顶级学术期刊《自然》正式刊发了该项研究成果。

“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机构共同研发。

当下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”现已成为衡量一个国家量子计算科研实力的直观标尺。

“九章”系列历经多次迭代升级，屡次刷新世界纪录。2020 年推出了拥有 76 个光子的“九章”光量子计算原型机；2021 年发布了具备 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，此次团队成功研制出高效光参量振荡器光源与时空混合编码干涉仪，将 1024 个高效压缩态光场整合进一个包含 8176 模式的时空混合编码线路中，从而获得了对 3050 个光子进行操纵和探测的能力。

“这表明，‘九章四号’此次生成的最复杂数据样本仅耗时 25 微秒，甚至短于一次眨眼的时间。而目前地球上算力最强的超级计算机要得出相同结果，则需要超过 10 的 42 次方年。”陆朝阳说道。

2019 年，美国谷歌公司宣布研发出拥有 53 个量子比特的计算机。随后，中国科研团队接连发布了 76 个光子的“九章”光量子计算原型机以及 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取得“低于阈值，越纠越对”的里程碑式突破。

国际学术界主流观点认为，量子计算的发展需跨越三个阶段：实现量子计算优越性；制造可操控数百个量子比特的量子模拟机；研发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。

陆朝阳表示，“九章四号”的成果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飞跃，为构建“万亿量子模式的三维簇态”以及未来“容错光量子计算硬件”开辟了更多可能。