近日，我國成功構建了255個光子的量子計算原型機“九章三號”，再度刷新了光量子信息的技術水平和量子計算優(yōu)越性的世界紀錄。這不僅證明了量子計算技術的可行性，而且對于拓展人類認知的邊界、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)了中國在量子計算領域的持續(xù)努力和進步。
“九章三號”是一臺光量子計算原型機，由中國科學技術大學等多家單位合作研發(fā)成功。九章量子計算原型機的歷史可以追溯到2020年12月，當時該團隊成功地研制出了76個光子的量子計算原型機，并將其命名為“九章”。在此基礎上，科學家們進一步構建了“九章二號”和“九章三號”量子計算原型機，它們的光子數(shù)量分別增加到113個和255個。
量子計算是一種基于量子力學原理和量子比特（qubit）進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算具有并行性，指數(shù)級加速等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)計算機使用的比特不同，量子比特可以同時處于多種狀態(tài)的疊加態(tài)，這使得量子計算在某些問題上具有更高的效率和速度。
“九章三號”是光量子計算技術路線上的一次重大突破。量子計算的技術路線包括許多不同的方法，主要有超導量子計算、離子阱計算、光量子計算、半導體量子計算。此外還有一些其他的技術路線，如極化分子計算、硅中的電子或核自旋計算等。“九章三號”采用的是光量子計算技術路線。光量子計算使用光子作為信息載體進行計算，其主要優(yōu)勢在于理論上可以實現(xiàn)無限并行計算，且不存在量子糾纏問題。光量子計算在解決特定問題時具有較高的效率和速度，例如對于搜索無序數(shù)據(jù)庫等問題，光量子計算相較于經典計算具有指數(shù)級的加速優(yōu)勢。“九章三號”量子計算原型機在處理高斯玻色取樣數(shù)學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)經典精確采樣算法，“九章三號”處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號”提升了100萬倍，比目前全球最快的超級計算機快1億億倍，處理某些問題的能力遠超傳統(tǒng)計算機。
“九章三號”采用了時空解復用的光子探測新方法，構建了高保真度的準光子數(shù)可分辨探測器，提升了光子操縱水平和量子計算復雜度。這意味著“九章三號”在操作和測量量子比特時，能夠盡可能地減少誤差，保持量子比特的初始狀態(tài)，從而提高量子計算的精度和可靠性。
其次，既拓展了人類認知邊界，又提升了國家競爭力。
“九章三號”的成功研制并在全球范圍內實現(xiàn)量子優(yōu)越性，證明了量子計算技術是一種可行的計算方式，能夠解決傳統(tǒng)計算機難以解決的問題。量子力學是現(xiàn)代物理學的基石之一。“九章三號”的成功，使我們對量子世界的認知更加深入，拓展了人類認知的邊界。
在量子計算領域，我國在超導、半導體、光學等三條技術路線上均取得了重要突破。“九章三號”量子計算原型機的研制成功并實現(xiàn)量子優(yōu)越性，為我國在量子計算領域占領科技制高點，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，我國在量子計算領域的突破將為國家的科技創(chuàng)新和經濟發(fā)展注入強大的動力。
此外，量子計算技術在信息安全方面的應用，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大的技術保障。
再次，量子計算技術將助力未來科技發(fā)展。
“九章三號”量子計算原型機的成功研制，將進一步推動量子計算技術的發(fā)展，使得量子計算從實驗室走向實際應用成為可能。量子計算的強大計算能力，將可能對許多行業(yè)產生深遠影響，包括密碼學、優(yōu)化問題、藥物設計等。
而且，量子計算的發(fā)展，將推動量子通信、量子傳感等相關領域的發(fā)展，形成完整的量子信息技術體系。這些技術在國防、金融、醫(yī)療等領域具有廣泛的應用前景。由于量子計算技術在處理大數(shù)據(jù)、復雜計算等問題上具有天然優(yōu)勢，“九章三號”量子計算原型機的成功，將為科學研究提供更為強大的計算工具，同時將推動第四次科技革命在更多領域取得突破性進展。（作者是知名科技工作者）。
