“九章4.0”可同时操控和探测3050个光子，比上一代提升十倍。

中国最新的光量子计算机“九章4.0”正在宣示量子优越性。这台光子超算在微秒内完成了一项复杂计算，而当今世界最快的超级计算机需要10^42年才能完成。

量子计算机常被誉为计算的下一个前沿，人们希望借助它来完成经典计算机无法实现的计算。科学家期待量子计算机能帮助我们应对气候变化等问题，并加速药物研发。

量子计算的核心是量子比特，它可以同时存储多个值，而不像二进制比特只能是0或1。这使其处理复杂计算的能力呈指数级增长。

美国主导的研究主要采用超导量子比特进行计算，而中国的“九章”则走光子路线，利用光粒子而非超导量子比特来完成运算。

什么是“九章”？

“九章”于2020年首次发布，是世界上首个展示量子计算优越性的光子系统。在量子物理学家潘建伟的带领下，这台机器的研发进展迅速，“九章4.0”于本周早些时候亮相。

据报道，4.0版本在8176模干涉网络中运行1024个压缩态输入。系统可同时操控和探测3050个光子，是前代产品的十倍。

建造“九章”的中国科学技术大学的研究人员，让4.0版本执行了高斯玻色采样任务。据估算，美国目前最快的超级计算机“埃尔卡皮坦”完成这一采样需要10^42年，而“九章4.0”仅用几微秒就完成了。

不仅是速度，这台机器还实现了92%的光源效率和51%的系统总效率。这一点至关重要，因为光子损失是光量子计算机面临的主要问题，也是进一步推动该技术发展的瓶颈。

对量子优越性的宣示

凭借这一成就，中国意在宣示量子优越性。但并非所有人都信服。美国主导的量子计算项目专注于开发容错、可编程、能运行商业应用的设备。

而中国的“九章”是一台高度专用的量子计算机，仅在高斯玻色采样等特定任务上表现卓越。当今运行的经典超算能处理各种各样的任务，“九章”却并非如此，至少目前还不是。不过，“九章”的成就很难被忽视。

“九章”或许不是一套通用的量子计算系统，但其快速迭代的进步，例如规模较前代提升一个数量级，令人瞩目。

研究人员在一份声明中表示：“据我们所知，现有的经典计算资源都无法让MPS（矩阵乘积态）算法达到与我们的实验媲美的精度。”

尽管“九章4.0”未必是有史以来最终的量子计算机，但它确实展现了中国在量子计算领域的领先地位。即便“九章”目前只擅长在单一特定任务上实现高精度与高性能，未来中国也可以迅速发展类似的专用系统，用于药物发现、人工智能甚至国防等各类领域。

这项研究通过《自然》期刊的论文对外公布。

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