近日，我國成功構(gòu)建了255個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章三號(hào)”，再度刷新了光量子信息的技術(shù)水平和量子計(jì)算優(yōu)越性的世界紀(jì)錄。這不僅證明了量子計(jì)算技術(shù)的可行性，而且對(duì)于拓展人類認(rèn)知的邊界、提升我國國家競爭力、為國家信息安全提供保障具有重要意義。
首先，不斷迭代體現(xiàn)了中國在量子計(jì)算領(lǐng)域的持續(xù)努力和進(jìn)步。
“九章三號(hào)”是一臺(tái)光量子計(jì)算原型機(jī)，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等多家單位合作研發(fā)成功。九章量子計(jì)算原型機(jī)的歷史可以追溯到2020年12月，當(dāng)時(shí)該團(tuán)隊(duì)成功地研制出了76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)，并將其命名為“九章”。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家們進(jìn)一步構(gòu)建了“九章二號(hào)”和“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)，它們的光子數(shù)量分別增加到113個(gè)和255個(gè)。
量子計(jì)算是一種基于量子力學(xué)原理和量子比特（qubit）進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。量子計(jì)算具有并行性，指數(shù)級(jí)加速等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用的比特不同，量子比特可以同時(shí)處于多種狀態(tài)的疊加態(tài)，這使得量子計(jì)算在某些問題上具有更高的效率和速度。
“九章三號(hào)”是光量子計(jì)算技術(shù)路線上的一次重大突破。量子計(jì)算的技術(shù)路線包括許多不同的方法，主要有超導(dǎo)量子計(jì)算、離子阱計(jì)算、光量子計(jì)算、半導(dǎo)體量子計(jì)算。此外還有一些其他的技術(shù)路線，如極化分子計(jì)算、硅中的電子或核自旋計(jì)算等。“九章三號(hào)”采用的是光量子計(jì)算技術(shù)路線。光量子計(jì)算使用光子作為信息載體進(jìn)行計(jì)算，其主要優(yōu)勢在于理論上可以實(shí)現(xiàn)無限并行計(jì)算，且不存在量子糾纏問題。光量子計(jì)算在解決特定問題時(shí)具有較高的效率和速度，例如對(duì)于搜索無序數(shù)據(jù)庫等問題，光量子計(jì)算相較于經(jīng)典計(jì)算具有指數(shù)級(jí)的加速優(yōu)勢。“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)在處理高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問題上的速度上有著顯著的突破。根據(jù)公開正式發(fā)表的最優(yōu)經(jīng)典精確采樣算法，“九章三號(hào)”處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號(hào)”提升了100萬倍，比目前全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快1億億倍，處理某些問題的能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。
“九章三號(hào)”采用了時(shí)空解復(fù)用的光子探測新方法，構(gòu)建了高保真度的準(zhǔn)光子數(shù)可分辨探測器，提升了光子操縱水平和量子計(jì)算復(fù)雜度。這意味著“九章三號(hào)”在操作和測量量子比特時(shí)，能夠盡可能地減少誤差，保持量子比特的初始狀態(tài)，從而提高量子計(jì)算的精度和可靠性。
其次，既拓展了人類認(rèn)知邊界，又提升了國家競爭力。
“九章三號(hào)”的成功研制并在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，證明了量子計(jì)算技術(shù)是一種可行的計(jì)算方式，能夠解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以解決的問題。量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的基石之一。“九章三號(hào)”的成功，使我們對(duì)量子世界的認(rèn)知更加深入，拓展了人類認(rèn)知的邊界。
在量子計(jì)算領(lǐng)域，我國在超導(dǎo)、半導(dǎo)體、光學(xué)等三條技術(shù)路線上均取得了重要突破。“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)的研制成功并實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，為我國在量子計(jì)算領(lǐng)域占領(lǐng)科技制高點(diǎn)，保持國際競爭優(yōu)勢提供了有力保障。在全球科技競爭日益激烈的背景下，我國在量子計(jì)算領(lǐng)域的突破將為國家的科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入強(qiáng)大的動(dòng)力。
此外，量子計(jì)算技術(shù)在信息安全方面的應(yīng)用，可以有效提高我國的信息安全水平，為國家的信息安全提供強(qiáng)大的技術(shù)保障。
再次，量子計(jì)算技術(shù)將助力未來科技發(fā)展。
“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)的成功研制，將進(jìn)一步推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，使得量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用成為可能。量子計(jì)算的強(qiáng)大計(jì)算能力，將可能對(duì)許多行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，包括密碼學(xué)、優(yōu)化問題、藥物設(shè)計(jì)等。
而且，量子計(jì)算的發(fā)展，將推動(dòng)量子通信、量子傳感等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，形成完整的量子信息技術(shù)體系。這些技術(shù)在國防、金融、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。由于量子計(jì)算技術(shù)在處理大數(shù)據(jù)、復(fù)雜計(jì)算等問題上具有天然優(yōu)勢，“九章三號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)的成功，將為科學(xué)研究提供更為強(qiáng)大的計(jì)算工具，同時(shí)將推動(dòng)第四次科技革命在更多領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。（作者是知名科技工作者）。
