
4月10日拍攝的“九章四號”量子計算原型機局部。新華社記者 周牧 攝
新華社合肥5月13日電(記者陳諾、何曦悅)中國科研團隊成功研制出1024個量子壓縮態(tài)輸入、8176模式的可編程量子計算原型機“九章四號”,再度刷新光量子信息技術世界紀錄,建立了國際最強的“量子計算優(yōu)越性”。
“九章四號”首次操縱和探測高達3050個光子的量子態(tài),遠超255個光子的“九章三號”。求解高斯玻色取樣問題比目前全球最快的超級計算機快10的54次方倍。
記者13日從中國科學技術大學獲知該信息。國際知名學術期刊《自然》當天發(fā)表了這項成果。
“九章四號”由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽、張強、劉乃樂等組成的研究團隊,聯(lián)合濟南量子技術研究院、山西大學、清華大學、上海人工智能實驗室、嶗山實驗室、國家并行計算機工程技術研究中心等單位研制。
目前主流量子計算技術路線包括超導、離子阱、光量子和中性原子等。“量子計算優(yōu)越性”是當前一個國家量子計算研究實力的直接體現(xiàn)。
“九章”系列數(shù)次升級迭代,多次刷新世界紀錄。2020年研制76個光子的“九章”光量子計算原型機;2021年發(fā)布113個光子、可相位編程的“九章二號”;2023年“九章三號”將光子數(shù)提升到255個。

4月10日拍攝的“九章四號”量子計算原型機局部。新華社記者 周牧 攝
中國科學技術大學教授陸朝陽介紹,此次研究團隊研發(fā)了高效率的光參量振蕩器光源和時空混合編碼干涉儀,將1024個高效率壓縮態(tài)光場集成到一個時空混合編碼的8176模式線路中,進而獲得對3050個光子的操縱和探測能力。
“這意味著,‘九章四號’此次生成的最復雜數(shù)據樣本只需要25微秒,比一眨眼時間還短。而目前地球上最強大的超級計算機算出這個結果需要超過10的42次方年。”陸朝陽說。
2019年,美國谷歌公司宣布研制出53個量子比特的計算機。此后,中國科研團隊相繼發(fā)布76個光子的“九章”光量子計算原型機及56比特超導原型機“祖沖之二號”,中國成為全球唯一在兩條技術路線上均達到量子計算優(yōu)越性的國家。2025年底,中國取得量子糾錯領域“低于閾值,越糾越對”的里程碑式成就。
國際學界主流觀點認為,量子計算發(fā)展需經歷三個階段:實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性;研制可操縱數(shù)百個量子比特的量子模擬機;研制可編程的通用量子計算機。其中,量子糾錯是走向通用量子計算機的重要門檻。
陸朝陽表示,“九章四號”成果代表了低損耗光量子處理器在規(guī)模和復雜度上的重大飛躍,為構建“萬億量子模式的三維簇態(tài)”和未來“容錯光量子計算硬件”提供了更多可能性。
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