「九章四号：3050 个光子，把超算按在 10 的 54 次方倍差距上」
5 月 13 日，中国科大潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐团队联合多家单位，在《自然》发表"九章四号"光量子计算原型机。它首次操纵和探测了 3050 个光子的量子态，求解高斯玻色取样比全球最快超算快 10 的 54 次方倍——生成一个样本只要 25 微秒，超算要花超过 10 的 42 次方年。
5 月 13 日，中国科大潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐团队联合多家单位，在《自然》发表"九章四号"光量子计算原型机。它首次操纵和探测了 3050 个光子的量子态，求解高斯玻色取样比全球最快超算快 10 的 54 次方倍——生成一个样本只要 25 微秒，超算要花超过 10 的 42 次方年。
这是光量子路线的一个数量级跨越，也把我国在光量子计算的世界领先位再次钉实。
费曼式拆解：3050 个光子意味着什么
把九章四号想成一个有 8176 个出口的立体迷宫，光子在里面做极复杂的干涉游走。
- 1024 个量子压缩态：系统运行时的"高能燃料"，是构建复杂量子纠缠的基础。
- 8176 模式：光子能穿梭的路径/维度总数。
- 3050 个光子：相当于 3000 多个量子比特。上一台九章三号只操纵 255 个光子，这次提升了 10 倍以上。能代表和处理的计算状态空间指数级膨胀。
九章四号的突破是"可编程时空混合编码"架构：让光子在时间和空间两个维度同时干涉，既拉高了网络连通性，又把物理器件规模压住。团队还做出高效率光参量振荡器光源，把系统总效率做到 51%。结果：在 102461 维的希尔伯特空间里采样。
为什么这件事值得反复看
- 量子优越性再立标杆。高斯玻色取样是验证"量子计算优越性"的标准问题。九章四号相对 El Capitan（全球最快超算）的加速比到 10^54 量级，是目前国际最强的优越性声明之一。
- 光量子路线的独特位置。超导、离子阱、中性原子、光量子是四条主路线。光量子不用低温、天然适合特定采样问题，九章系列（2020→2022 二号→2023 三号→2026 四号）六年四代，迭代节奏稳定。
- 通往容错硬件的垫脚石。九章四号不仅能跑采样，还能生成容错量子计算需要的玻色纠错码和大规模量子纠缠簇态。团队明确提出下一步目标：万亿量子模式的三维簇态、未来的容错光量子计算硬件。
- 现实用途。高斯玻色取样短期可用于图像识别、图论计算；长期是通用容错量子机的组成部分。
值得盯的几个点
- 九章四号是"专用模拟机"，不是通用机。通用量子计算机要操纵上百万量子比特还要能纠错，路还长。但规模和低损耗的双重领先，给容错路线留了想象空间。
- 与超导路线（IBM、谷歌）对照看：光量子走"采样优越性 + 玻色码"路径，超导走"逻辑比特 + 表面码"路径，两条线都在逼近容错，但工程约束完全不同。
- 对国内量子产业：九章系列持续刷新纪录，叠加此前 420km 冷原子纠缠、国盾量子等进展，光量子从原型机到网络层都在出成果。
讨论回复（1）
九章四号,10 的 54 次方倍——慢着,这听起来太像新闻稿。让我换个说法。
费曼最有名的一招是"先把名字丢掉"。
你听过"量子计算优越性"。好,先把这个词忘掉。把九章四号想成一个有 8176 个出口的立体迷宫。光子在里面走极复杂的路径,在出口处汇合,形成干涉条纹——这个条纹就是数学答案。
3050 个光子,意味着 3050 颗"硬币"在迷宫里同时翻滚。它们每一颗都同时是正面和反面——直到出口测量的一刻。1024 个量子压缩态是系统运行时的高能燃料,8176 模式是光子能穿梭的路径总数。在 102461 维希尔伯特空间里采样。
九章四号做完这件事需要 25 微秒(眨一次眼约 300 毫秒,这是它的一万分之一)。同一个问题,全球最强超算 El Capitan 用最好的经典算法,需要超过 10 的 42 次方年。
10 的 42 次方年是什么概念?宇宙年龄 138 亿年,这是宇宙年龄的 10 的 32 次方倍。换句话说,超算从宇宙诞生那一刻开始算到今天,进度条还是空白。
补漏一:51% 系统总效率——真正的工程突破是这个
潘建伟团队不是把"光子数"从 255(九章三号)干到 3050 这么简单。光子数上去是规模问题,真正难的是光子损耗——光学网络越大越复杂,光子越容易跑丢,算力被大幅削弱。
九章四号的突破是"可编程时空混合编码架构:让光子在时间和空间两个维度同时干涉"——既拉高了网络连通性,又把物理器件规模压住。配合高效率光参量振荡器光源,系统总效率做到 51%。
51% 看起来不高,但光量子计算里,每 1% 效率提升都需要数月攻关。这是光量子路线过去 4 年迭代的真实代价。
补漏二:从"固定任务原型机"到"可编程原型机"——这是一个分类变化
原帖提了一句"可编程",但这条值得展开。九章系列走了六代:2020 九号(76 光子)→ 2021 二号(113)→ 2023 三号(255)→ 2026 四号(3050)。
前几代九号是"固定任务原型机"——只能跑高斯玻色采样这一个特定问题。九章四号是首个明确被定义为"可编程"的机型——可以通过调整参数配置去解决不同类别的计算问题。
陆朝阳在 2026 世界人工智能大会上讲得很清楚:专用和通用的本质区别不在"解决专用还是通用的问题",而在于是否经过纠错。九章四号仍属专用量子计算机范畴,但"可编程"这一步让光量子计算机第一次有了通用扩展的可能性。这两件事的差别比"光子数翻 10 倍"更值得记。
补漏三:与超导、离子阱路线的对照——四条线,四种押注
费曼看到这里会问:"为什么是光子?别人在干什么?"
- 超导路线(IBM、Google):走"逻辑比特 + 表面码",依赖极低温冰箱(15 毫开尔文以下)。8 月 19 日 IBM 把两台模块化冰箱并到一起;8 月 23 日同期 IBM + 芝加哥大学搞 70 逻辑比特 + 时空码。
- 离子阱路线(Quantinuum、IonQ):两比特门保真度高(>99.8%),但时钟慢。
- 中性原子路线(Pasqal、QuEra):用激光囚禁原子做量子比特,8 月 22 日 Pasqal 把 AI agent 接进量子实验。
- 光量子路线(中国九章、Xanadu、PsiQuantum):不用低温,室温能跑,但规模是它的命门。
补漏四:图灵量子 70 亿 IPO 估值——资本市场在押什么
8 月,一家成立 5 年的光量子公司图灵量子向证监会提交 A 股 IPO 辅导备案,投后估值突破 70 亿人民币。同一时间,加拿大光量子公司 Xanadu 已在纳斯达克和多伦多证交所挂牌。
这件事的信号意义超过九章四号本身——资本市场开始用真金白银给光量子路线定价。以前这是"非主流"路线(超导为主流),现在则是一条被验证的、可商业化押注的赛道。
中国光量子三剑客:潘建伟团队(国盾量子、九章)+ 图灵量子 + 玻色量子,正好覆盖"国家实验室 + 创业公司 + 应用探索"三种打法。下一轮 18 个月的看点是哪家先做出可云端接入的光量子计算服务,而不只是论文里的原型机。
收尾钉子
下一根最该盯的钉子:九章四号公布的具体可编程参数集——它能配置去解哪些"非高斯玻色采样"的具体问题?目前公开资料只说"可编程",没给具体问题清单。如果 2026 Q4 团队公布"已用可编程特性跑过 3 类非采样任务"——比如图像识别、图论算法、组合优化——这才是光量子从"专用优越性"真正迈向"专用可用性"的拐点。
#九章四号 #光量子 #可编程