目前世界上最快的超级计算机，求解特定数学问题约需 10 的 42 次方年。由中国科学家最新研制成功的 " 九章四号 " 量子计算原型机只需要 25 微秒，比超算快超过亿亿亿亿亿亿倍。

" 九章四号 " 量子计算原型机局部。新华社发中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等组成的研究团队联合国内多家科研单位，成功研制出 1024 个量子压缩态输入、8176 模式的可编程量子计算原型机 " 九章四号 "，首次操纵和探测高达 3050 个光子的量子态，再度刷新光量子信息技术世界纪录。国际知名学术期刊《自然》13 日发表了该成果。

什么是量子计算机？它和我们日常用的电脑有什么区别？" 九章四号 " 为何那么强？这次成果意味着啥？新华社记者独家采访科研团队，带来权威解读。

问：啥叫量子计算机？

答：量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。与经典计算的普通比特不同，量子计算机用的量子比特不是只有 "0" 或 "1"，而是可以同时处于 "0" 和 "1" 的叠加态。借助叠加态与纠缠态，量子计算能够在同一时间并行处理大量计算路径，在特定问题上实现指数级加速。

" 九章四号 " 相对目前最快超级计算机的加速比。新华社发目前主流量子比特技术路线包括超导、离子阱、光量子和中性原子等。" 九章四号 " 是光量子计算原型机，使用光子来编码量子比特，通过对光子的量子操控及测量来实现量子计算，是 " 九章 "（2020 年）、" 九章二号 "（2021 年）、" 九章三号 "（2023 年）量子计算原型机的再升级版。

问：1024 个量子压缩态、8176 模式、3050 个光子是啥意思？

答："1024 个量子压缩态 " 可以通俗地理解为这台量子计算机运行时的 " 高能燃料 "。在光量子计算中，压缩态光子具有极其特殊的量子特性，是构建复杂量子纠缠的基础。

"8176 模式 " 指的是光子在计算网络中可以穿梭的 " 路径 " 或 " 维度 " 的总数。你可以把这想象成一个有着 8176 个出口的超级三维立体迷宫，光子在里面进行极复杂的干涉游走。

"3050 个光子 " 就是 3000 多个量子比特。此前，" 九章三号 " 探测和操纵 255 个光子，" 九章四号 " 提升了 10 倍多，意味着系统能够代表和处理的计算状态空间呈指数级增长，标志着人类操控微观量子世界的规模有了数量级的跨越。

" 九章四号 " 量子计算原型机示意图。新华社发问：" 九章四号 " 最大的技术突破在哪？

答：光量子计算走向更大规模一直被一个叫 " 光子损耗 " 的 " 拦路虎 " 阻挡：随着光学网络越来越大、越来越复杂，光子在里面极其容易跑丢，从而大幅削弱计算能力。

此次最大的技术突破在于团队首创的 " 可编程时空混合编码 " 架构。过去如果要扩大规模，只能通过增加光学器件，导致设备庞大且损耗极高。" 九章四号 " 让光子在时间和空间两个维度上同时发生干涉，极大提升了整个网络的连通性，又兼顾控制了物理器件的规模，进而获得了对高达 3050 个光子的操纵和探测能力，带来算力的指数级提升。

2026 年 4 月 10 日拍摄的 " 九章四号 " 量子计算原型机局部。新华社记者 周牧 摄问：这次成果意味着啥？

答：目前 " 九章 " 系列是极为强大的专用量子模拟机，它只擅长解决 " 高斯玻色取样 " 这样特定的数学问题。这个数学问题短期内可用于图像识别、图论计算等，长远还能生成玻色纠错码，是未来打造高稳定通用量子计算机的关键。

" 九章四号 " 在规模与低损耗的双重领先优势为构建 " 万亿量子模式的三维簇态 " 和未来的 " 容错光量子计算硬件 " 提供了可能，为未来的通用量子计算机奠定了坚实基础。

实现通用量子计算机，需要操纵上百万个量子比特，同时也要具备纠错能力。这些都需要在现有量子计算原型机基础上不断迭代，慢慢实现。

来源：新华社

编辑：古月

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