我國量子計算機重大突破！詳解“九章三號”的前世今生、強在哪里

量子計算是后摩爾時代的一種新的計算范式，它在原理上具有超快的并行計算能力，可望通過特定量子算法在一些具有重大社會和經濟價值的問題方面相比經典計算機實現指數級別的加速。因而，研制量子計算機是當前世界科技前沿的最大挑戰之一。

隨著量子技術的發展和應用，各國紛紛加大量子計算機的投入，其中發展最快的是超導量子計算機和光量子。我國發展較快的量子計算機有幾條路線，其中成果最顯著的包括九章號、祖沖之號和本源悟源號系列。下面詳細解釋一下“九章三號”到底強在哪路，以及它的前世今生。

• 目前全球僅有谷歌、中科大以及加拿大Xanadu三個團隊真正實現了“量子優越性”的目標。
• 九章團隊領導者之一陸朝陽解釋量子優越性：“如果量子計算原型機，在某個問題上的計算能力超過最強的傳統計算機，就證明量子計算在未來有方超越的可能。”
• 九章算術是我國古代著名的數學著作之一，該系列計算機以此命名。
• 高斯玻色取樣，因其在圖相關問題、量子化學和機器學習中均具有廣泛的潛在應用，所以我們經常用高斯玻色取樣求解的計算速度來衡量量子計算機性能。
• 九章一號：2020年12月，我國發布九章一號量子計算機科研成果，其“高斯玻色取樣”任務的快速求解取得了重大突破，比日本超級計算機富岳快一百萬億倍，即九章一分鐘完成的任務富岳需要一億年才能完成。
• 九章二號：2021年6月，中科大研究人員發表實驗成果，將九章探測到的光子從76個增加到113個，速度比九章一號提升9個數量積。
• 2023年10月11日，據央視新聞報道，近日，中國成功構建了255個光子的量子計算原型機“九章三號”，再度刷新了光量子信息的技術水平和量子計算優越性的世界紀錄。

• 報道稱，九章項目由中國科學技術大學中國科學院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團隊與中國科學院上海微系統與信息技術研究所、國家并行計算機工程技術研究中心合作。
• 潘建偉被稱為“中國量子計算之父”。
• 科研人員設計時空解復用的光子探測新方法，構建高保真度的準光子數可分辨探測器，提升了光子操縱水平和量子計算復雜度。根據公開正式發表的最優經典精確采樣算法，“九章三號”處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號”提升一百萬倍。“九章三號”在百萬分之一秒時間內所處理的最高復雜度的樣本，需要當前最強的超級計算機“前沿”花費超過二百億年的時間。

量子計算機看似離我們很遙遠，實際上從民生到國防軍工，它都有著廣闊的應用空間和范圍。

量子通信網絡和量子互聯網、大數據優化、送貨車如何選擇最有效率的路線送貨，這些都可以可以借助量子計算機來久理，從而解決重大的國計民生問題，并產生巨大的經濟價值。

在國防領域，量子計算機可以運算無數的指令來破解密碼。在過去，假設一種密碼用傳統計算機需要500年才能破譯，但量子計算機只需要幾秒鐘就可以輕松地攻破防線。

量子計算，已經成為下一代科技發展制高點，英國、德國、美國等各國均加速布局量子科技研發項目并加大資金投入，全球量子科技產業聯盟相繼成立。