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5月13日晚,新华社、央视新闻同步发布重大科研成果,中国科学技术大学潘建伟院士团

5月13日晚,新华社、央视新闻同步发布重大科研成果,中国科学技术大学潘建伟院士团队牵头攻关,顺利打造出 “九章四号” 量子计算原型机,刷新我国量子计算领域新高度。

量子计算机跟我们平时用的电脑有什么不一样的吗?简单来说,普通电脑用的是“比特”,要么是0要么是1,就像开关一样只能有两种状态。但量子计算机用的是“量子比特”,它能同时是0也是1,还能是0和1之间的任意状态,这种神奇的特性让它算东西的速度快得没边,就像孙悟空翻跟头,一个跟头十万八千里,普通电脑得一步一步慢慢走。

“九章四号”这次创下的纪录有多牛?这么说吧,它能同时操纵和探测高达3050个光子的量子态,这个数字听起来可能没啥概念,但你只要知道,上一代“九章三号”才只能操控255个光子,这一下就提升了10倍还多。

更厉害的是,它有1024个量子压缩态输入,8176个光学模式,这些参数都是国际上绝无仅有的,直接把光量子计算的规模和复杂度推到了前所未有的高度。

咱们再用具体数字说说它的速度有多惊人。“九章四号”最擅长解决的是“高斯玻色采样”这个特定数学问题,它生成一个样本只需要25微秒,也就是0.000025秒。

而现在全球最快的超级计算机叫El Capitan,要是让它来算同样的问题,得花超过10的42次方年。10的42次方年是个啥概念?咱们宇宙的年龄才138亿年,也就是1.38×10的10次方年,这台量子计算机比超算快了10的54次方倍,这个差距已经没法用常规思维去想象了。

这么厉害的机器,到底是怎么造出来的?这里面藏着潘建伟团队的重大技术突破。以前光量子计算机想扩大规模,只能一个劲地增加光学器件,结果设备变得又大又笨重,光子在里面跑着跑着还容易“迷路”,也就是所谓的“光子损耗”,这一直是光量子计算的“拦路虎”。

这次团队首创了“可编程时空混合编码”架构,简单说就是让光子在时间和空间两个维度上同时发生干涉,既极大提升了整个网络的连通性,又控制了物理器件的规模,就像把一个摊开的大操场,变成了一栋可以层层叠加的高楼,空间利用率一下子就上去了。

这种巧妙的设计,让他们成功实现了对3050个光子的精确操控,这标志着人类操控微观量子世界的能力有了数量级的跨越。

你可能还听说过“量子计算优越性”这个词,这是指量子计算机在特定问题上的计算能力,超过了世界上所有最强大的超级计算机,这是量子计算从理论走向应用的关键一步。

“九章四号”不仅再次证明了量子计算优越性的存在,还把这个优越性的门槛提到了一个让其他国家望尘莫及的高度。

值得一提的是,中国是全球唯一在光量子和超导两条技术路线上都实现了量子计算优越性的国家,这就像一个运动员在短跑和长跑两个项目上都拿了世界冠军,实力可见一斑。

可能有人会问,这台机器这么厉害,到底能用来干啥?现在“九章四号”还是一台专用量子模拟机,不是咱们平时用的通用计算机,它最擅长解决高斯玻色采样这类特定问题。但别小看这个问题,它的应用价值可不小。

短期内,它能用于图像识别、图论计算、机器学习等领域,比如团队已经用它来优化人工智能的算法,让AI学得更快更准。长远来看,它还能生成玻色纠错码,这是未来打造高稳定通用量子计算机的关键技术。

等将来通用量子计算机真正普及了,它能在新药研发、材料设计、气象预测、密码破解等领域发挥巨大作用,比如以前需要几十年才能研发出来的新药,用它可能几天就能搞定,这对咱们普通人的生活影响可就大了。

这次“九章四号”的成果,还在国际顶级学术期刊《自然》上发表了,这意味着国际科学界对这项成果的高度认可。

这些年,中国在量子信息领域的发展速度让世界瞩目,从2020年“九章”首次实现量子计算优越性,到2021年“九章二号”、2023年“九章三号”,再到如今的“九章四号”,每一次升级都在刷新世界纪录,每一次突破都让中国在全球量子竞赛中占据更有利的位置。

有人可能会觉得,量子计算离咱们的生活还很遥远,但其实它已经在悄悄改变我们的世界。就像几十年前,电脑刚发明的时候,谁也想不到它会走进千家万户,成为我们生活中离不开的工具。

量子计算也是一样,它现在可能还只是实验室里的“黑科技”,但随着技术的不断成熟,它必将像电脑、互联网一样,深刻改变我们的生活方式和社会发展。

潘建伟团队这次的成功,离不开国内多家科研机构和大学的联合攻关,济南量子技术研究院、山西大学、清华大学、上海人工智能实验室等单位都参与其中。

这也体现了中国在重大科技项目上集中力量办大事的优势,正是这种协同创新的模式,让我们在量子计算这样的前沿领域不断取得突破。