近日,国内多家媒体集中报道了我国量子计算领域的最新进展:成功研制出可编程量子计算原型机“九章四号”,攻克了限制光量子计算规模扩大的“光子损耗”难题,首次实现了对3000多个光子的操纵和探测,再度刷新光量子信息技术世界纪录。
消息显示,“九章四号”的核心突破在于:让光子在时间和空间两个维度上同时发生干涉,极大地提升了整个网络的连通性,带来算力的指数级提升。
其求解高斯玻色取样问题比目前全球最快的超级计算机快10的54次方倍,进一步巩固了我国在光量子计算领域的世界领先地位。
如果觉得数据抽象,那我们用一个特定的案例来说明一下。比如玻色取样问题,九章四号只需要25微秒,就能给出答案。
25微秒是多少时间?我们眨一下眼睛大约需要30万微秒,比一次眨眼还要短得多。而全球最快的超级计算机搭配目前最优的数学算法,执行同样的任务,则需要超过10 年。
需要注意的是,以“九章四号”为代表的光量子计算机,并不是什么都比传统计算机快,它专治那种可能性多到离谱的复杂数学问题。
悬殊的算力差距背后,是两者截然不同的计算逻辑。
为便于理解,可以把“高斯玻色取样”的复杂问题想象成一个巨型迷宫,内部岔路纵横交错,普通计算机想要找到走出迷宫的路线,需要一条路一条路的测试。
而量子计算机的叠加形态,就像拥有无数分身的孙悟空,一大把毫毛下去,就能同时走遍迷宫所有通道。
也就是说,常规计算机是通过数学计算得出结论,而“九章四号”是通过物理模拟得出结论——直接操纵光量子在计算机里走迷宫来实现结果,能操纵的光子越多,迷宫越复杂,算力越强。
现在“九章四号”已经从“九章三号”的255个光子突破到了3050个光子。迷宫岔路也从几百条暴涨到8000多条,整整一个数量级的跳跃提升。
看到这里,你可能想问:九章四号这么强大,但它能用来做什么呢?
事实上,除了使用“高斯玻色取样”这个数学模型来解决图论里的稠密子图问题,它还与我们日常生活息息相关:
● 社交网络:找出你朋友圈里谁和谁关系最铁;
● 金融风控:从大量的交易中,发现隐蔽的关联交易团伙;
● 生物信息:能从海量的蛋白质里,找出功能相似的蛋白质……
解决当下很多问题的同时,“九章四号”低损耗、可编程、大规模地操控3000多个光子的核心能力,也在为通用容错量子计算机铺路。
当然,从实验室的“光子弹珠机”到普通人也用得上的量子计算机,中间还有很长的路要走。
“九章四号”背后的核心技术——高效率压缩态光源、时空混合编码回路、大规模光量子处理,也需要国内一批量子科技(885730)企业进行工程化和产业化探索。
在量子通信领域,已经有企业走出了类似的产业化路径。它们的经验,对光量子计算的落地有重要参考价值。
● 让实验室项目走向“可使用”
君联资本所投企业国盾量子(688027),在量子通信和量子计算产业化方面深耕多年,致力于把实验室技术转化为可商用设备。
不久前,国盾量子(688027)联合中国电信(HK0728)研究院,在“量子-经典共纤传输”领域刷新了技术纪录。研究团队首创了基于空芯光纤的量子-经典联合优化方案,在101.6公里的光纤上,成功实现了40Tbps超大容量经典通信与商用量子密钥分发设备的稳定共传。
这项成果大大降低了量子通信的部署成本,为它在政务、金融、能源(850101)等高安全需求场景中的大规模实际应用扫清了关键障碍。
● 让光量子计算“装得下”
光量子计算虽然算力惊人,但传统实验装置往往占据整个光学平台,体积庞大、难以普及。
君联资本、联想之星、联想创投(885413)共同投资企业图灵量子专注于光量子芯片与集成技术,让原本占据整个光学平台的大规模光路,能集成到芯片上。
目前,图灵量子已成功发布科研级专用光量子计算机、光量子测控系统、光量子 EDA 软件和光量子云平台。
● 让量子算力“调得动”
量子硬件发展迅速,但不同技术路线(光量子、超导、离子阱等)各自为政,开发者面对不同的底层架构,往往需要重复学习、重复开发。
君联资本所投企业两仪万象聚焦量子算法与软件生态,为不同技术路线的量子硬件打造应用场景。其核心定位是做量子硬件与行业应用之间的“翻译官”:无论底层是什么技术路线,都能通过其软件框架进行统一编程和调用,让开发者更便捷地使用各类量子算力。
量子计算和经典计算之间的赛跑,远没有结束。
今天“九章四号”碾压了超算,明天可能就有新的经典算法追上来。
“九章四号”把光量子路线拉到了难以想象的高度。
“10 倍”的跨越,不是挤牙膏式的进步,而是代际碾压。
而且,研究无止境,九章系列还在迭代。从2020年“九章一号”首次实现光学体系量子计算优越性,到今天“九章四号”的3050个光子——6年时间,中国在光量子计算这条路上一步一个脚印,走到了世界最前面。
目前为止,没人知道天花板在哪里。而这,也正是科学的魅力所在:没有终点,只有一次又一次对极限的超越。
