5月13日深夜,新华社和央视新闻同时炸出重磅好消息!中科大潘建伟院士团队干成了一件足以改写世界科技史的大事——"九章四号"量子计算原型机,横空出世!
之前所有关于"量子计算优越性"的争论,在九章四号面前都可以画上句号了。它不是比别人快一点、快几倍,而是直接把差距拉到了"不在一个次元"的程度。
《自然》杂志的三位审稿人看完论文后,不约而同给出了"里程碑式成就"的最高评价。其中一位更是直言不讳:"这是目前人类在量子计算领域取得的最伟大的实验成果,没有之一。"
九章四号这次真正恐怖的地方,是它打开了一个人类从未涉足过的计算空间——一个高达10的2461次方维的希尔伯特空间。
这个数字大到什么程度?整个可观测宇宙中的原子总数,也才不过10的80次方个。也就是说,九章四号能同时处理的计算状态,比宇宙中所有原子的数量还要多得多得多。这就是量子计算真正的魔力所在,它不是在"更快地计算",而是在"用完全不同的方式计算"。
这次突破的核心,是潘建伟团队首创的"可编程时空混合编码"架构。这个听起来很玄乎的东西,其实是一个天才到让人拍案叫绝的想法。
过去全世界做光量子计算的科学家,都陷入了一个死胡同。大家都觉得,要让算力变强,就得不断堆硬件、加镜子、铺光路,把那个"光子迷宫"越建越大。
但问题是,迷宫越大,光子在半路跑丢的概率就越高。只要光子数超过几百个,损耗率就会高到让计算变得毫无意义。
这就像你想建一座能容纳一万人的体育场,却发现每多建一个座位,观众迷路的概率就增加一分。等到座位建到一千个的时候,能找到自己位置的观众已经没几个了。
全世界的科学家在这个死胡同里卡了十几年,谁也找不到出路。直到中国科学家换了个思路:既然空间不够用,那我们就把时间也加进来。
九章四号没有去建一个更大的平面迷宫,而是把同一个物理迷宫在时间维度上折叠了起来。它让光子不仅在空间里跑,还在不同的时间"班次"里跑。这样一来,不用增加多少硬件,整个系统的复杂度就呈立方级爆炸式增长。
就像你有一座只能容纳一千人的体育场,但你可以让比赛在一天内举办一万场。这样一来,这座体育场一天能接待的观众数量,就变成了一千万人。
就是这么一个简单却又无比天才的想法,直接把光量子计算的光子操纵上限从几百个,一下子拉到了3050个。而且系统总效率达到了惊人的51%,光源效率更是高达92%。这两个数字,把全世界所有竞争对手都远远甩在了身后。
可能有人会说,加拿大的Xanadu公司不是也做光量子计算吗?没错,但他们最新的成果也才216个光子。美国的PsiQuantum公司号称要做百万光子的量子计算机,但到现在连一个能展示量子优越性的原型机都没拿出来。
而九章四号以3050个光子、10的54次方倍的绝对优势,直接把光量子计算的竞赛变成了"中国和其他国家"的比赛。更重要的是,中国还是全球唯一一个,在光量子和超导两条技术路线上都实现了量子计算优越性的国家。
很多人会问,这东西到底有什么用?现在还不能用来打游戏、刷视频,那它的价值在哪里?
答案是,它现在最值钱的地方,恰恰是它"只能做一件事"。九章四号是目前世界上最强大的高斯玻色取样机器,而高斯玻色取样,正是生成玻色纠错码的最佳方式。
量子纠错,是通用量子计算机必须迈过的最后一道坎。没有纠错能力的量子计算机,就像一个一碰就碎的玻璃房子,稍微有点干扰就会出错。而玻色纠错码,被认为是光量子路线最有希望的纠错方案。
九章四号的诞生,意味着我们第一次有能力大规模生成高质量的玻色纠错码。这就像在通往通用量子计算机的道路上,我们不仅跑在了最前面,还第一个找到了通往终点的钥匙。
当然,我们也要清醒地认识到,量子计算的实用化还有很长的路要走。九章四号现在还只是一台专用量子模拟机,离能运行各种软件的通用量子计算机,还有至少二三十年的距离。
但这并不妨碍它成为人类科技史上的一个里程碑。1946年,世界上第一台电子计算机ENIAC诞生的时候,也只能做加法运算。当时谁也想不到,几十年后,计算机能彻底改变整个人类文明。
今天的九章四号,就像当年的ENIAC。它可能还很笨拙,还只能做特定的事情,但它已经点燃了量子时代的火种。
从2020年九章一号的76个光子,到今天九章四号的3050个光子,短短六年时间,我们完成了别人几十年都没完成的跨越。这不是什么运气,而是一代又一代中国科学家在实验室里默默耕耘、日夜奋战的结果。
九章四号的诞生,不是终点,而是一个全新的起点。它告诉世界,在这场决定人类未来的科技革命中,中国不仅不会缺席,还会站在最前沿,引领整个时代的发展。


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