九章4.0：刷新世界纪录的光子量子计算机

研究成果发表于《Nature》，并被报道为刷新了光学量子信息技术的世界纪录 。

如何创下新的量子计算纪录

在这项实验中，研究团队使用九章4.0完成了：

• 3050光子规模的高斯玻色采样实验

这是目前公开报道中规模最大的光子量子采样实验之一。系统通过向量子光学电路中注入大量高效率压缩态光源，并在复杂的光学网络中进行干涉与检测，从而生成采样结果 。

论文描述，该系统在面对实验噪声以及不断改进的经典算法时，仍能保持稳健的量子计算优势表现 。

与九章3.0相比有哪些关键提升

九章系列此前的里程碑是2023年公布的九章3.0。

主要差异包括：

• 光子规模：九章3.0最多检测到255个光子，而九章4.0达到3050光子规模 。
• 系统规模：九章4.0采用大规模可编程光子处理器结构，使实验规模进一步扩大 。
• 可编程能力：九章4.0被明确描述为可编程光量子处理平台，可进行更灵活的实验配置 。

现有公开资料主要确认以上几项关键改进，关于具体器件级架构差异仍需更多技术论文细节才能完整比较。

与经典超级计算机的速度差距

在高斯玻色采样任务上，九章4.0表现出极大的计算优势。

报道指出，该系统解决相关问题的速度可达到世界最强超级计算机的10的54次方倍 。

换句话说，一些量子设备几分钟内完成的采样任务，传统算法在超级计算机上可能需要极其漫长的时间才能模拟。此前研究甚至估计，某些类似实验若用经典算法模拟，可能需要数亿年计算时间 。

不过需要注意，这种比较只针对特定量子采样问题，并不意味着量子计算机已经全面超越经典计算机。

为什么这一突破重要

九章4.0的重要意义主要体现在三个方面：

1. 强化量子计算优势证据
光子数量越多、系统规模越大，经典模拟的难度会指数级上升。3050光子规模进一步加强了量子设备在特定任务上的优势证据 。

2. 推动光子量子计算技术路线
量子计算目前有多种技术路线（超导、离子阱、光子等）。九章4.0显示光子路线在大规模实验上仍然具有竞争力。

3. 为未来可扩展量子计算铺路
虽然九章4.0并不是容错的通用量子计算机，但其在光子规模、系统稳定性和可编程性上的进展，为未来更复杂的光量子计算系统提供了重要技术基础 。

一个关键现实：它仍是实验型量子计算机

尽管九章4.0刷新了纪录，但它的定位仍然是：

• 专用于特定问题（GBS）的实验平台
• 不是通用量子计算机
• 也还未实现容错量子计算

因此，它更像是量子计算发展道路上的一个重要里程碑实验，证明大规模光子量子计算正在持续推进，而不是已经取代传统计算机的通用计算系统 。