我国量子计算机重大突破！详解“九章三号”的前世今生、强在哪里

我国量子计算机重大突破！详解“九章三号”的前世今生、强在哪里

量子计算是后摩尔时代的一种新的计算范式，它在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定量子算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面相比经典计算机实现指数级别的加速。因而，研制量子计算机是当前世界科技前沿的最大挑战之一。

随着量子技术的发展和应用，各国纷纷加大量子计算机的投入，其中发展最快的是超导量子计算机和光量子。我国发展较快的量子计算机有几条路线，其中成果最显著的包括九章号、祖冲之号和本源悟源号系列。下面详细解释一下“九章三号”到底强在哪路，以及它的前世今生。

• 目前全球仅有谷歌、中科大以及加拿大Xanadu三个团队真正实现了“量子优越性”的目标。
• 九章团队领导者之一陆朝阳解释量子优越性：“如果量子计算原型机，在某个问题上的计算能力超过最强的传统计算机，就证明量子计算在未来有方超越的可能。”
• 九章算术是我国古代著名的数学著作之一，该系列计算机以此命名。
• 高斯玻色取样，因其在图相关问题、量子化学和机器学习中均具有广泛的潜在应用，所以我们经常用高斯玻色取样求解的计算速度来衡量量子计算机性能。
• 九章一号：2020年12月，我国发布九章一号量子计算机科研成果，其“高斯玻色取样”任务的快速求解取得了重大突破，比日本超级计算机富岳快一百万亿倍，即九章一分钟完成的任务富岳需要一亿年才能完成。
• 九章二号：2021年6月，中科大研究人员发表实验成果，将九章探测到的光子从76个增加到113个，速度比九章一号提升9个数量积。
• 2023年10月11日，据央视新闻报道，近日，中国成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。

• 报道称，九章项目由中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作。
• 潘建伟被称为“中国量子计算之父”。
• 科研人员设计时空解复用的光子探测新方法，构建高保真度的准光子数可分辨探测器，提升了光子操纵水平和量子计算复杂度。根据公开正式发表的最优经典精确采样算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍。“九章三号”在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度的样本，需要当前最强的超级计算机“前沿”花费超过二百亿年的时间。

量子计算机看似离我们很遥远，实际上从民生到国防军工，它都有着广阔的应用空间和范围。

量子通信网络和量子互联网、大数据优化、送货车如何选择最有效率的路线送货，这些都可以可以借助量子计算机来久理，从而解决重大的国计民生问题，并产生巨大的经济价值。

在国防领域，量子计算机可以运算无数的指令来破解密码。在过去，假设一种密码用传统计算机需要500年才能破译，但量子计算机只需要几秒钟就可以轻松地攻破防线。

量子计算，已经成为下一代科技发展制高点，英国、德国、美国等各国均加速布局量子科技研发项目并加大资金投入，全球量子科技产业联盟相继成立。