登《自然》期刊！陸成功研製量子計算原型機「九章四號」

大陸科研團隊成功研製出1024個量子壓縮態輸入、8176模式的可編程量子計算原型機「九章四號」，再度刷新光量子信息（量子資訊）技術世界紀錄，建立了國際最強的「量子計算優越性」。

據人民日報，「九章四號」首次操縱和探測高達3050個光子的量子態，遠超255個光子的「九章三號」。求解高斯玻色取樣問題比目前全球最快的超級計算機快10的54次方倍。

國際知名學術期刊《自然》13日發表了這項成果。「九章四號」由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽、張強、劉乃樂等組成的研究團隊，聯合濟南量子技術研究院、山西大學、北京清華大學、上海人工智能實驗室、嶗山實驗室、國家並行計算機工程技術研究中心等單位研製。

目前主流量子計算技術路線包括超導、離子阱、光量子和中性原子等。「量子計算優越性」是當前一個國家量子計算研究實力的直接體現。

「九章」系列數次升級迭代，多次刷新世界紀錄。2020年研製76個光子的「九章」光量子計算原型機；2021年發布113個光子、可相位編程的「九章二號」；2023年「九章三號」將光子數提升到255個。

中國科學技術大學教授陸朝陽表示，此次研究團隊研發了高效率的光參量振蕩器光源和時空混合編碼干涉儀，將1024個高效率壓縮態光場集成到一個時空混合編碼的8176模式線路中，進而獲得對3050個光子的操縱和探測能力。

「這意味著，九章四號此次生成的最複雜數據樣本只需要25微秒，比一眨眼時間還短。而目前地球上最強大的超級計算機算出這個結果需要超過10的42次方年。」陸朝陽說。

2019年，美國谷歌公司宣布研製出53個量子比特的計算機。此後，大陸團隊相繼發布76個光子的「九章」光量子計算原型機，及56比特超導原型機「祖沖之二號」，中國大陸成為全球唯一在兩條技術路線上均達到量子計算優越性的國家。2025年底，中國取得量子糾錯領域「低於閾值，越糾越對」的里程碑式成就。

國際學界主流觀點認為，量子計算發展需經歷三個階段：實現量子計算優越性；研製可操縱數百個量子比特的量子模擬機； 研製可編程的通用量子計算機。其中，量子糾錯是走向通用量子計算機的重要門檻。

陸朝陽表示，「九章四號」成果代表了低損耗光量子處理器在規模和複雜度上的重大飛躍，為構建「萬億（兆級）量子模式的三維簇態」和未來「容錯光量子計算硬體」提供了更多可能性。