“九章四号”量子计算原型机成功研制

科技日报合肥5月13日讯 记者从中国科学技术大学了解到，该校潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等与国内多个科研团队合作，最近自主研发了全新的可编程量子计算原型机——“九章四号”。这台设备配备了1024路量子压缩态输入和8176种编程模式，首次实现了对多达3050个光子量子态的控制和检测。在解决高斯玻色采样等复杂计算问题时，“九章四号”展现出惊人的性能，其计算速度比目前世界最快的超级计算机El Capitan还快了1054倍，成为当前国际上“量子计算优越性”最强的系统。研究成果在5月13日登上了国际期刊《自然》。

“九章”系列量子原型机不仅是验证量子计算速度优势的关键平台，也能为未来实现容错量子计算、生成玻色纠错码和大规模量子纠缠等提供技术基础。不过，随着系统规模不断扩大，线路变得更加复杂，光子损耗问题也愈发突出，这对量子处理器的持续发展造成了极大挑战。

为解决光子损耗难题，科研团队创新地采用了高效光参量振荡器光源和时空混合编码干涉仪方案，将1024个高效率压缩态光源集成到一条拥有8176模式的时空混合线路上，使得光源总体效率达到92%，系统总效率提升到51%。这让团队得以在涵盖102461维的庞大希尔伯特空间内进行数据采样，进而实现对3050个光子同时进行精确操作和观测，相比以往成绩提升了十倍以上。

最新的基准测试结果显示，“九章四号”生成一次计算样本只需25微秒，而利用El Capitan和当前最先进的经典算法，同样的任务需要超过1042年才能完成——量子计算的性能优势已经达到1054倍。“九章四号”的诞生意味着低损耗光量子处理器在设备规模舆情网和复杂度方面实现了质的飞跃，再次巩固了中国在光量子计算领域中的全球领先位置。