九章四號研制成功量子計算再創(chuàng)輝煌

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2026-05-14 07:47:59 新浪

量子計算利用量子疊加與糾纏特性，在特定問題上展現(xiàn)出遠超經(jīng)典計算機的處理能力。量子計算優(yōu)越性體現(xiàn)在量子計算機在某個明確定義的數(shù)學(xué)問題上超越現(xiàn)有最強超級計算機，這不僅驗證了量子力學(xué)的計算潛能，也為檢驗“擴展的丘奇-圖靈論題”提供了實驗平臺，并為后續(xù)容錯量子計算機的研發(fā)儲備了必要的可擴展調(diào)控技術(shù)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等科研團隊近日成功研制出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”，能夠操縱和探測高達3050個光子的量子態(tài)。該原型機被應(yīng)用于高效求解高斯玻色采樣任務(wù)，其計算速度比當(dāng)前全球最快的超級計算機El Capitan快1054倍。

“九章”系列專用量子計算原型機執(zhí)行的高斯玻色采樣任務(wù)，不僅是展示量子計算優(yōu)越性的重要模型，還可用于生成容錯量子計算所需的玻色糾錯碼及大規(guī)模量子糾纏簇態(tài)。然而，在開發(fā)大規(guī)模量子處理器的過程中，編碼線路日益龐大復(fù)雜，不可避免的光子損耗嚴重制約系統(tǒng)的可擴展性。

為解決這一問題，科研團隊研發(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，實現(xiàn)了92%的光源效率和51%的系統(tǒng)總效率。這種時空混合編碼架構(gòu)使連接度實現(xiàn)立方級擴展，系統(tǒng)能夠在102461維的巨大希爾伯特空間中進行采樣。這些創(chuàng)新使得科研團隊能夠操縱和探測高達3050個光子，比之前的結(jié)果提升超過10倍。

科研團隊將實驗結(jié)果與當(dāng)前所有最先進的經(jīng)典模擬方法進行了對比基準測試，特別是針對利用光子損耗設(shè)計的矩陣乘積態(tài)算法。結(jié)果顯示，“九章四號”生成一個樣本僅需25微秒，而使用目前世界上最強大的超級計算機El Capitan和最好的經(jīng)典算法需要超過1042年的時間，量子優(yōu)勢比達到1054量級。

“九章四號”的成果代表了低損耗光量子處理器在規(guī)模和復(fù)雜度上的重要進展，進一步鞏固了我國在光量子計算領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。

(責(zé)任編輯：0882)

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