“九章四号”问世 中国科学家再建最强“量子计算优越性”

  4月10日拍摄的“九章四号”量子计算原型机局部。新华社记者 周牧 摄

  新华社合肥5月13日电中国科研团队成功研制出1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”，再度刷新光量子信息技术世界纪录，建立了国际最强的“量子计算优越性”。

  “九章四号”首次操纵和探测高达3050个光子的量子态，远超255个光子的“九章三号”。求解高斯玻色取样问题比目前全球最快的超级计算机快10的54次方倍。

  记者13日从中国科学技术大学获知该信息。国际知名学术期刊《自然》当天发表了这项成果。

  “九章四号”由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等组成的研究团队，联合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单位研制。

  目前主流量子计算技术路线包括超导、离子阱、光量子和中性原子等。“量子计算优越性”是当前一个国家量子计算研究实力的直接体现。

  “九章”系列数次升级迭代，多次刷新世界纪录。2020年研制76个光子的“九章”光量子计算原型机；2021年发布113个光子、可相位编程的“九章二号”；2023年“九章三号”将光子数提升到255个。

  4月10日拍摄的“九章四号”量子计算原型机局部。新华社记者 周牧 摄

  中国科学技术大学教授陆朝阳介绍，此次研究团队研发了高效率的光参量振荡器光源和时空混合编码干涉仪，将1024个高效率压缩态光场集成到一个时空混合编码的8176模式线路中，进而获得对3050个光子的操纵和探测能力。

  “这意味着，‘九章四号’此次生成的最复杂数据样本只需要25微秒，比一眨眼时间还短。而目前地球上最强大的超级计算机算出这个结果需要超过10的42次方年。”陆朝阳说。

  2019年，美国谷歌公司宣布研制出53个量子比特的计算机。此后，中国科研团队相继发布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”，中国成为全球唯一在两条技术路线上均达到量子计算优越性的国家。2025年底，中国取得量子纠错领域“低于阈值，越纠越对”的里程碑式成就。

  国际学界主流观点认为，量子计算发展需经历三个阶段：实现量子计算优越性；研制可操纵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，量子纠错是走向通用量子计算机的重要门槛。

  陆朝阳表示，“九章四号”成果代表了低损耗光量子处理器在规模和复杂度上的重大飞跃，为构建“万亿量子模式的三维簇态”和未来“容错光量子计算硬件”提供了更多可能性。（记者陈诺、何曦悦）