2020年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”。這一里程碑式的事件，標(biāo)志著我國在量子計算領(lǐng)域達到了國際領(lǐng)先水平。尤為引人注目的是，在處理“高斯玻色取樣”這一特定數(shù)學(xué)問題上，“九章”的計算速度比當(dāng)時谷歌發(fā)布的53個超導(dǎo)量子比特的“懸鈴木”處理器快了約一百億倍，并極大地提升了量子優(yōu)越性的標(biāo)準(zhǔn)。這一成就并非憑空而來，其背后是深厚的技術(shù)積累與獨特的開發(fā)路徑。

“九章”的核心在于其選擇了光量子技術(shù)路線。與谷歌采用的超導(dǎo)電路方案不同，“九章”利用光子作為量子比特的載體。研究團隊攻克了高性能量子光源、高精度鎖相技術(shù)、規(guī)模化干涉技術(shù)等世界級難題，成功實現(xiàn)了大規(guī)模光量子態(tài)的精確制備、操控與探測。其光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜而精密，包含數(shù)百個光學(xué)元件，能夠?qū)喂庾咏跬昝赖匾龑?dǎo)至預(yù)設(shè)路徑并進行干涉操作，最終通過超高靈敏度的單光子探測器陣列讀取結(jié)果。這種光量子方案在室溫下即可運行，避免了超導(dǎo)系統(tǒng)所需的極低溫環(huán)境，在原理驗證階段展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。

“比谷歌快一百億倍”這一驚人對比，需要放在具體語境中理解。這并非意味著“九章”是一臺可以運行Windows或解決所有問題的通用量子計算機。其“快一百億倍”的優(yōu)越性，是在執(zhí)行“高斯玻色取樣”這一高度復(fù)雜的特定計算任務(wù)時體現(xiàn)的。該任務(wù)對經(jīng)典計算機而言計算復(fù)雜度隨光子數(shù)增加呈指數(shù)級增長，而對“九章”這樣的量子系統(tǒng)則相對友好。實驗表明，對于處理5000萬個樣本的高斯玻色取樣問題，“九章”只需200秒，而當(dāng)時世界上最快的經(jīng)典超級計算機“富岳”則需要6億年。這一對比，強有力地證明了量子計算在處理某些特定問題上具有經(jīng)典計算無法比擬的“量子優(yōu)越性”。

“九章”的成功研發(fā)，是中國在量子信息領(lǐng)域長期戰(zhàn)略布局和持續(xù)高強度投入的成果。它體現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究到工程實現(xiàn)的跨越，證明了我國在量子光學(xué)、精密測量、材料科學(xué)等多學(xué)科交叉融合方面的強大實力。其意義不僅在于速度記錄本身，更在于它驗證了光量子路線的可行性與巨大潛力，為未來研發(fā)可編程、可糾錯的通用量子計算機提供了寶貴的經(jīng)驗和技術(shù)儲備。

我們也清醒地認(rèn)識到，從“九章”這樣的專用量子模擬機走向解決實際問題的通用量子計算機，還有很長的路要走，需要突破量子糾錯、大規(guī)模量子比特糾纏操控等更多核心關(guān)鍵技術(shù)。但毋庸置疑，“九章”的橫空出世，如同其命名源自中國古代數(shù)學(xué)巨著《九章算術(shù)》一樣，是中國在量子計算這一“未來算力”競賽中寫下的輝煌一章，極大地提振了全球量子科技領(lǐng)域的信心與競爭格局，為人類探索計算科學(xué)的前沿開辟了新的道路。