万众瞩目的“九章四号”来了！这项由国内14家科研单位、37位研究人员联合完成的成果，再次刷新光量子计算世界纪录：全新可编程光量子处理器“九章四号”实现了高达3050个光子的量子计算机！文章已经放在预印本上，通讯作者是陆朝阳和潘建伟。
图1：“九章四号”论文
这意味着什么？
用一句话概括：它把世界最强超算远远甩在身后。
目前，最先进的经典模拟算法，即便使用当前世界最快的美国超级计算机EI Capitan，也要10^42年才能算完一次——这个时间远远超过宇宙的年龄。
而“九章四号”仅需25.6微秒就能完成同样的任务！这意味着它在特定问题上的计算速度优势高达10^54倍，真正达到了“量子把经典甩出宇宙尺度”的水平。
“九章四号”到底牛在哪？
实验展现了史无前例的量子规模：1024个输入压缩态、8176个输出模式，希尔伯特空间维度高达10^2461，这远超传统计算机可处理范围，真正进入“经典无法触及”的计算领域。为实现如此庞大的量子态操作，研究团队创新性地设计了可编程时空混合编码线路，使单个光子能够在数千个时空模式间自由耦合，线路连通度呈立方扩展，而硬件成本仅呈线性增长，为未来规模化升级提供了可行路径。
在光源和探测方面，四台光学参量振荡器（OPO）产生高纯度压缩光源，效率高达92%，显著降低光子损耗；超导单光子探测器效率达93%，相位稳定度精确到波长的1/200，使系统整体效率高达51%，保证实验稳定性和超低噪声，为大规模光量子计算提供了坚实的技术保障。
图2：新一代光量子处理器“九章四号”由三部分组成：压缩光源、可编程时空混合编码线路、单光子探测与符合计数系统。
为什么说这是真正的“量子计算优势”？
过去几年，国际团队多次展示“量子计算优越性”，但总被经典算法“追着跑”。例如谷歌“悬铃木”处理器率先展示优势后，很快被GPU模拟反超；而光子GBS实验也面临挑战，尤其是近期出现的矩阵乘积态（MPS）算法，一度让人担心量子优势被削弱。
然而，“九章四号”实验证明：
l即使使用最先进的MPS算法，在世界最强超算上也需要10^42年才能完成一次采样，比宇宙年龄（1.38×10^10年）长10^31倍。换句话说，算完一次，宇宙都能“重启”10^31次了。
l通过减少光子的损耗，实验排除了所有已知的经典伪装模型，也就是说，目前已知的经典算法，都追不上“九章四号”。
这不仅刷新了光量子计算的纪录，更从实验上证明了量子计算在特定任务上对经典计算的压倒性优势。
未来，依托低损耗压缩光源和可编程时空混合编码线路等创新技术，为下一代容错光量子计算硬件的发展奠定基础，让量子计算真正走向实用化。
