5月13日，中科大潘建伟团队联合多家科研单位，发布了九章四号的成果，这一成果直接捅出了量子计算算力天花板的新高度，这个突破刊登在了《自然》期刊上，它刷新了光量子信息技术的全球最高纪录。

量子计算机和日常电脑的核心差异

比特运行逻辑完全不同

平日里用于家庭的普通电脑，亦或是超级计算机采用的经典比特，处在同一时刻的时候，仅仅能够位于0或者1两者当中的一个状态。全部的运算都需要依照顺序一步步地去完成，当碰到复杂并行计算任务的时刻，所耗费的时间会以指数级的形式飞速飙升。

可处于0和1叠加态的量子计算机所使用的量子比特，依循量子纠缠达成能够联动多个比特的效果。运算之际，能够呈现同时行走无数条并行路径的情形，在特定的数学问题范畴之内，实现远超过经典计算机的运算效率。

主流技术路线各有侧重

当前，全球范围内的量子比特技术路线，主要划分成超导、离子阱、光量子以及中性原子这几个大的类别。不同的路线，其物理实现方式，各自存在着优点与缺点，所适配的研发场景，也是不一样的。

九章系列所采用的是光量子计算路子，凭借光子去编码量子比特，借由精准操控光子达成运算。从2020年的初代九章直至如今的四号版本，始终在持续不断地迭代升级算力。

九章四号核心参数的实际意义

量子压缩态是算力的高能燃料

这类带特殊量子特性的光子，是构建大规模复杂量子纠缠的核心基础，这种光子是1024个量子压缩态，而1024个量子压缩态相当于这台，原型机运行时的专属高能燃料。没有足够数量的压缩态光子，根本支撑不了超大规模的量子运算。

数千个具备高质量的压缩态出现后，系统所能够生成的量子纠缠，其复杂程度在远超以往版本这一方面得以体现。这一情况，直接为后续达成超大规模光子干涉运算，奠定了最为扎实的底层硬件基础。

多模式和多光子实现算力跃升

8176模式如同光子游走的超大范围路径迷宫，光子可在八千多条单独路径中达成复杂干涉交互，此规模是此前几代九章原型机均未企及的新高度。

这一回达成的三千零五十个光子探测操纵数，相较于九章三号的二百五十五个光子，提升幅度高于十倍。与之相应的系统运算状态空间达成了指数级别的扩张，意味着人类操控微观量子世界的能力实现了数量级的跨越。

突破光子损耗长期痛点

解决光量子计算最大拦路虎

在此之前，光量子计算若要实现规模的扩大，仅能够借助持续地叠加光学器件，其导致的结果便是设备的体积变得越来越庞大，而光子在繁杂的光路之中极其容易出现损耗与丢失的情况。一旦光子出现大量的丢失逃亡，那么整个系统的算力就会遭受到大幅度的削弱。

这次，研发团队创造出可编程时空混合编码全新架构，并非单纯依靠堆叠光学器件来扩大规模，而是使光子在时间的维度以及空间的维度这两方面同时完成干涉，如此一来，不仅极大地提高了网络连通性，还把物理器件的规模把控在了合理的范围之内。

算力效率实现质的飞跃

依靠这一套全新型架构，团队方才成功达成了对三千零五十个光子的精确操控探测。算力规模跟其上一代产品相较达成了梯状式提升，完全冲破了之前光量子计算领域长久存在的规模扩充瓶颈。

依据公开测试得出的数据，当下世界上运转速度最快的超级计算机，在求解指定特定的数学问题之时，所需耗费的时间为10的42次方年，而九章四号仅凭借25微秒的时间，便能够完成相关运算，其算力领先的幅度，超出了亿亿亿亿亿亿倍。

当前阶段的实际应用场景

专用场景已具备实用价值

当前，九章四号属于专用量子模拟机，专门擅长处理高斯玻色取样这种特定的数学问题，这种运算能力能够较快地应用到诸多现有领域，像是图像识别、图论复杂计算等。

这套具备的运算能力，运用起来是能够用于生成玻色纠错码的，而这一用于生成玻色纠错码的情况，属于未来搭建高稳定性通用量子计算机的核心关键技术范畴，此项技术是可以大幅缩短后续通用量子计算硬件的研发周期的。

现有成果可直接赋能产业端

好些与图像识别、复杂网络计算有关联的科技企业，已然着手开展对接相关运算能力的落地测试工作。预估在未来的一两年的时间之内，小范围的进行商用落地的场景便能够逐步地落地并加以推进。

借助九章四号的算力，高校的复杂前沿科研运算，能大幅压缩运算耗时，科研院所的复杂前沿科研运算，同样能大幅压缩运算耗时。这能帮助不少基础科研领域，突破此前因经典计算机算力不足而带来的研发限制。

面向通用量子计算的长远价值

为后续万亿级量子模式铺路

当前九章四号达成的3050光子低损耗操控能力，直接为后续搭建万亿量子模式的三维簇态奠定了可行性基础，这是此前光量子计算领域未曾也不敢想象的技术发展走向，是一种前进方向。

后续，研发团队能够顺着这条全新架构路线持续迭代，不会再因由硬件规模快速扩展所引发的光子损耗问题而阻碍研发进度。如此一来，整个光量子计算领域的研发速度将会被极大加快。

逐步靠近容错量子计算目标

若要制造出确实可投入使用的通用量子计算机，起码得能够同时操控数量达上百万的量子比特，并且还要拥有完备的量子纠错能力。而这个长久的目标，需经由一代又一代的原型机不断持续迭代方可逐步达成。

此次九章四号所实现的突破，将光量子计算朝着距容错硬件的研发节点拉近了相当大的一步，后续几代原型机沿着目前已有路径作升级，便能够一步步满足通用量子计算的核心硬件要求。

在此番，由中国团队所拿下的光量子计算世界纪录，直接将全球量子计算的研发赛道，拉至了全新的维度。那么，你认为量子计算会最先对我们生活之中的哪一个具体场景作出改变呢？