从“九章”到量子计算优越性 潘建伟团队如何将量子计算带入现实

2020年12月，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等研究团队构建的“九章”光量子计算原型机，成功实现了“量子计算优越性”这一里程碑式目标。这一成果不仅标志着我国在量子计算领域的前沿突破，更引发了公众对量子计算技术服务的广泛想象。“九章”究竟带来了什么？量子计算又将如何从实验室走向产业应用？\n\n### 一、“九章”诞生：用光子挑战经典计算的极限\n\n所谓“量子计算优越性”（也称“量子霸权”），是指量子计算机在特定任务上的计算速度超越最强经典计算机。2019年谷歌的“悬铃木”超导量子处理器率先宣称实现这一目标，但潘建伟团队选择了一条不同技术路线——光子。\n\n“九章”通过干预光子干涉过程，完成了“高斯玻色取样”这一特定数学问题。在经典计算机上，该问题求解需要数亿年；而“九章”仅用200秒便输出结果。这台原型机包含76个光子、100个模式，通过复杂的光路网络和单光子探测器实现量子态的演化与测量。论文于2020年12月4日发表在《科学》杂志，审稿人评价其为“一个最先进的实验”。\n\n需要强调的是，“量子计算优越性”并非指量子计算机已能解决一切实际问题。它更像一次“短跑比赛”：在某个赛道上展现量子系统的潜力，而泛用性、可编程性仍有待进一步探索。\n\n### 二、技术路径的多元选择：光子、超导与离子阱\n\n“九章”的诞生使光量子计算路线受到更多关注。与超导量子比特（需极低温环境）相比，光子量子计算可在室温下运行，且相干时间长、易于传输，适用于量子通信网络。但光子之间相互作用较弱，难以实现多比特逻辑门操作，因此对大规模通用量子计算构成挑战。\n\n潘建伟团队长期发展“多光子纠缠”技术，通过自发参量下转换产生纠缠光子，逐步构建从12光子到76光子的纠缠与干涉系统。下一步计划中，“九章”将升级为“九章二号”，提升光子数和探测器效率。与此我国也在超导量子计算方向同步推进（如“祖冲之号”），形成了两条互补路线并行的格局。\n\n### 三、从“优越性”到“技术服务”：量子计算的现实接口\n\n实现“量子计算优越性”是量子计算发展的第一阶段，被称为“量子计算三步走”的第一步。第二、第三步分别为：通过量子模拟器解决若干材料设计、药物筛选等领域的应用问题，最终构建可编程通用量子计算机。\n\n尽管规模化应用还有较长路程，但量子计算技术服务已悄然开启。面向科研领域，量子云平台让研究者远程调用原型机算力；面向企业，量子退火机与经典计算机协同运行，探索物流优化、金融组合对冲等场景。在国家层面，合肥、上海等地已落地量子计算产业园区。尤其值得关注的是，“量子计算+行业”的服务模式正逐步成型：\n- 量子模拟服务：理解高温超导机制、页岩气传输等复杂模型；\n- 药物研发协作：谷歌与药企合作已开展基于变分量子算法的分子能量计算；\n- 安全服务测试体系：抵御“新公钥密码在线”式的规模击穿风险等，拉近技术更新。\n但我国当前量子计算技术服务聚焦国家战略技术侧联合与合作，应用闭环尚非各类科技企业都能轻易使用接入水平而相已，产业因此，“政学集疏式”支持同样开放探是主流业态“政用”，更研究更式尝试进入工程优先，如今再基于新技术求探索更显性推广路径前瞻市推动对“人本服务态可 “试开始环境。”很多服务机构可直接检验样整合是专效展，202年来各类生院企均投入和投资布在安徽等看已孵化成立以研发与设立服务资金专共\n化逐试点之对外服务称仅面户线了工具库辅助研发工程可进决在部分药物化合物库初验证过程使用启服务并能力。以当能业具体量子阻禁例率处问景前景的厘清过程期稳望该完善有“开放风风险能算将探数据隐私在加协建立。“极影响未近\n四是面不可兼融核心组件关键\