九章4.0：3,050光子量子電腦創新紀錄

研究報告指出，在某些計算模型假設之下，該系統完成取樣任務嘅速度 可能比現今最強嘅超級電腦快超過 10^54 倍。

當然，呢類比較會受模擬方法同演算法影響，但整體上仍然被視為 強而有力嘅量子計算優勢證據：即量子系統能完成一啲傳統電腦難以有效重現嘅計算。

同九章3.0相比有幾大進步？

九章4.0係同一科研團隊光子量子電腦系列嘅最新版本。

上一代 九章3.0 在2023年嘅實驗中曾檢測到 255個光子。

今次新系統主要有幾方面升級：

光子規模

• 九章3.0：255個光子
• 九章4.0：最多 3,050個光子，超過十倍增長

系統架構

• 新系統加入 1,024個壓縮態光源 同 8,176模式光子電路，令整個干涉網絡複雜度大幅提升。

可編程能力

• 九章4.0設計成 可編程光子平台，可以配置不同光學變換，而唔只係一次性固定實驗。

呢啲改進令設備能夠生成更大型嘅量子態同更複雜嘅取樣分佈。

Gaussian boson sampling 點解重要？

GBS本身並唔係通用計算問題，而係一種 量子優勢基準測試（benchmark）。

問題難度來自計算光子偵測機率所需嘅數學運算。例如需要計算 loop hafnian 等函數，當光子數量增加時，計算複雜度會呈指數級增長。

因此，只要光子數量同光學模式夠大，傳統電腦模擬就會變得極度耗時甚至不可行。

對量子計算未來意味住乜？

九章4.0顯示 光子量子硬件可以擴展到數千光子規模，而且仍然保持足夠精度完成量子優勢實驗。

呢個里程碑有幾個重要意義：

• 更強嘅量子優勢證據：實驗規模越大，傳統演算法追上的難度越高。
• 推動光子量子架構發展：光子系統可以在室溫運作，並且適合長距離傳輸。
• 為未來量子電腦打基礎：擴展光源、探測器同光學電路係建立容錯量子系統嘅關鍵。

不過要注意，九章4.0仍然唔係通用量子電腦。佢只係針對特定取樣問題，而未能運行任何任意量子演算法。

全球量子計算競賽的一部分

現時量子電腦發展其實係多條技術路線同時競爭，例如：

• 超導量子比特
• 離子阱量子電腦
• 中性原子系統
• 光子量子電腦

九章4.0嘅 3,050光子實驗，係目前最大規模嘅光子量子展示之一，將光學量子處理器能力推到新邊界。

未來呢類系統能否進一步發展成 容錯（fault‑tolerant）通用量子電腦，仍然係研究界一個重要挑戰。不過今次成果顯示，光子量子技術正快速向呢個目標前進。