「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。

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。

为什么之前卡住？光量子走向更大规模的"拦路虎"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。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。

一句话：量子优越性不是一句话口号，是 3050 个光子在 25 微秒里干完超算 10 的 42 次方年才干完的活。