
“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。”
这是多么漫长的时间概念?10的42次方年——而我们的宇宙,也只存在了约138亿年。这个数字大到你写出来都无法想象,宇宙年龄也只有10的10次方年左右。就在几乎永恒的时间尽头,由中国科学家最新研制成功的“九章四号”量子计算原型机,给出了一个截然相反的答案:25微秒。
这两个数值之间的差距,大到让人头皮发麻。换算成倍数是10的54次方倍,这个数字大到连“亿亿亿亿亿亿倍”都不足以形容。一个样本25微秒,超算则需要超过10的42次方年。如果说超算是“蜗牛爬行”,那“九章四号”就是在一瞬间穿越了时间的边界。
这一史诗级突破由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完成,项目联合了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、国家并行计算机工程技术研究中心等单位。国际权威学术期刊《自然》于5月13日正式发表了该成果。
“九章四号”实现了1024个量子压缩态输入,操控线路规模达到8176个模式,最震撼的是——首次操纵和探测了高达3050个光子的量子态。要知道,三年前震惊全球的“九章三号”,光子数还停留在255个,“九章四号”直接提升了超过10倍。
“九章四号”的核心技术突破在于首创的 “可编程时空混合编码”架构。过去,光量子计算有一个“死穴”——光子损耗。随着光学网络越来越大、越来越复杂,光子极其容易在半路“跑丢”。过去要扩大规模只能依靠增加光学器件,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,在控制器件数量的同时极大提升了光路连通性,系统效率达到51%,光源效率高达92%。
回顾“九章”家族的成长史,其进化速度令人惊叹。2020年“九章”以76个光子首次在国际上实现光学体系的“量子计算优越性”;2021年“九章二号”将光子数提升至113个;2023年“九章三号”刷新至255个。而“九章四号”以3050个光子的压倒性优势,光子数提升了约40倍,加速比提升了约10⁴⁰倍。
以国际坐标来看,2019年美国谷歌公司曾宣称用“悬铃木”实现所谓“量子霸权”,但后来被中国团队用更聪明的经典算法推翻了其优越性宣称。如今,“九章四号”以绝对优势建立了国际上最强的“量子计算优越性”。更值得骄傲的是,中国是全球唯一在光量子和超导量子两条技术路线上均达到量子计算优越性的国家。
短期来看,“九章四号”可用于图像识别、图论计算、机器学习等领域;远期来看,它还将用于生成玻色纠错码,这是未来打造高稳定通用量子计算机的关键。这一成果代表了低损耗光量子处理器在规模和复杂度上的重大飞跃,为进一步构建 “万亿量子模式的三维簇态”和未来的“容错光量子计算硬件” 提供了全新可能性。
此刻,一场源起于微观世界、正以指数级速度重构人类算力版图的无声革命,已然在合肥打响。而中国,正牢牢站在舞台中央,世界纪录再一次由中国科学家亲手刷新。