中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等科研人员领衔的团队，联合济南量子技术研究院、山西大学、清华大学、上海人工智能实验室、崂山实验室及国家并行计算机工程技术研究中心等多家单位，成功研发出可编程量子计算原型机“九章四号”。该设备以1024个量子压缩态作为输入，支持8176模式运算，并首次实现3050个光子的精确操控与探测，再次刷新光量子信息技术领域的世界纪录。国际权威学术期刊《自然》于近日发表了这一突破性成果。
作为光量子计算领域的代表性成果，“九章”系列原型机通过光子编码量子比特，利用对光子的量子操控与测量实现计算功能。自2020年首次问世以来，该系列历经“九章二号”“九章三号”等迭代升级，持续突破计算规模与效率瓶颈。此次“九章四号”的突破，标志着我国在光量子计算领域实现从“量子优越性”验证到规模化应用的跨越式发展。
光量子计算的核心挑战在于光子损耗问题。随着编码线路复杂度提升，光子在传输与处理过程中的损耗显著增加，直接限制了计算规模。研究团队针对这一难题，开发出高效率光参量振荡器光源与时空混合编码干涉仪，将1024个高效率压缩态光场集成至8176模式线路中，通过连接度的立方级扩展，将光子操控能力从“九章三号”的255个提升至3050个，为大规模量子计算奠定了技术基础。
在性能测试中，“九章四号”展现惊人算力优势。针对高斯玻色取样任务，该设备生成单个样本仅需25微秒，而全球最快超级计算机使用经典算法完成相同任务需超过10的42次方年，量子计算优势达到10的54次方量级。这一突破不仅验证了光量子计算在特定问题上的指数级加速能力，也为解决密码学、材料科学等领域复杂问题提供了全新工具。
专家指出，“九章四号”的研发成功，标志着我国在低损耗光量子处理器领域实现规模与复杂度的双重飞跃。其技术路径为构建“万亿量子模式三维簇态”及未来“容错光量子计算硬件”提供了关键支撑，进一步巩固了我国在全球光量子计算竞争中的领先地位。随着相关技术的持续突破，量子计算从实验室走向实际应用的时间表正逐步清晰。
