九章四号的问世,直接把量子计算的标杆拉到了“经典无法触及”的层次。从2020年至今短短五年,从76个光子到3050个光子的跨越,速度太快了。
时间,是用来刷新的。
10的42次方年——这是一个什么概念?我们的宇宙诞生于大约138亿年前,把整个宇宙的年龄乘以万亿亿亿倍,也不及这个数字的零头。这是今天全球最快超级计算机求解某个特定数学问题所需的时长。
而中国刚刚交出的一份答卷是:25微秒。
你打个喷嚏的时间,够它完成数亿次计算。
就在2026年5月13日,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队在国际顶刊《自然》上投下了一颗“核弹”——可编程量子计算原型机“九章四号”正式问世。它首次操纵和探测了高达3050个光子的量子态,在处理高斯玻色采样任务时,速度比全球最强超算El Capitan快了整整10的54次方倍。
这个倍数大到什么程度?“亿亿亿亿亿亿倍”这些词都不够用了。量子真的把经典计算甩到了宇宙尽头。
五年四代,这个进化速度太离谱
把时间拨回2020年,那一年潘建伟团队造出了76个光子的“九章一号”。尽管只是初代机,它却一举让中国成为全球第二个实现“量子计算优越性”的国家——量子计算机第一次在特定任务上真刀真枪地干翻了所有经典计算机。
这时候大家觉得,量子计算的大门,终于被中国人推开了。
接着是2021年的“九章二号”:光子数从76飙到113,还实现了可相位编程。同一年,“祖冲之二号”超导量子原型机也成功问世。中国由此成为全世界唯一在光量子和超导两条技术路线上同时拿下“量子优越性”的国家。别说弯道超车了,这是直接开辟了两条高速公路。
到了2023年的“九章三号”,光子数被推至255个,量子优势比从“万亿倍”跳到了“亿亿倍”——三号机在百万分之一秒内处理的任务,当时的最强超算“前沿”要算上二百亿年。
然后就是现在。九章四号的光子数一口气突破3050,直接比三代机高出十多倍,加速比更是飙升了约10的40次方倍。这不是迭代,这简直是维度碾压。
五年,四代,光子数翻了40倍,加速比涨了10的40次方倍。 这种指数级的进化曲线,放在任何一个科技领域里,都属于科幻剧本的范畴。
别人还在跑,他们直接飞了
量子计算的“优越性”说白了就一句话:你算一个东西要算到宇宙毁灭,我喝口水的功夫就出答案。
但这条路并不好走。光量子计算有个天然的“死穴”——光子损耗。计算网络越大越复杂,光子越容易在半路“跑丢”,就像在一座超级迷宫里找出口,路越多越容易把人走没。这个问题一直死死卡住了光量子计算机向更大规模迈进的脖子。
九章四号团队干的,是把传统思维彻底推翻了。过去扩大规模的方法是堆器件——迷宫的墙越砌越厚,人越走越堵。而他们首创了一套“可编程时空混合编码”架构,让光子在时间和空间两个维度上同时发生干涉,连通度呈立方级扩张,而硬件成本只线性增长。
听起来拗口,翻译成人话就是:迷宫不仅没堵,反而更通畅了,效率直接起飞。
最终成果说明一切:光源效率达到92%,系统总效率高达51%。3050个光子同时在8176条路径中穿梭采样,系统能在维度高达10的2461次方的希尔伯特空间中运算——这是一个经典计算机想都不敢想的数字。
打个通俗的比方:一号机的时候,相当于让76个乒乓球在几条走廊里跑;到了四号机,3050个乒乓球在8176条岔路口同时乱窜,还能精准捕捉每一个球的位置、速度和落点。
美国领跑?诺贝尔奖得主说:只剩“几纳秒”了
九章四号的横空出世,让大洋彼岸的心情很复杂。
2019年,谷歌的“悬铃木”超导量子处理器率先在全球宣称实现“量子霸权”,当时整个西方技术圈都认为中国至少落后三年。结果没过多久,中国团队就用更聪明的经典算法,直接把谷歌的“霸权”捅了个窟窿,证明其优势存在严重漏洞。
2025年的诺贝尔物理学奖得主约翰·马丁尼斯——正是当年谷歌量子项目背后的核心人物之一——在接受彭博社采访时直言不讳:“他们很快就赶上来了,现在我们可能只领先几纳秒,很快会被中国赶上。”
“几纳秒”是什么概念?一纳秒是十亿分之一秒。也就是说,这位诺奖得主认为中美的量子差距已经到了几乎可以忽略不计的程度。他的原话更直白:“这是一场真正的竞赛,人们应该感到担忧。”
中国科学院院士俞大鹏则给出了更精准的定位:中美量子计算已进入“你追我赶、齐驱并驾”的并跑阶段。双方突破性成果交替出现,尚无人敢断言稳赢。
值得玩味的是,在全球咨询巨头麦肯锡的一份报告中,中国对量子技术的公共资金投入高达153亿美元,是美国的8倍、欧盟的两倍。另据专利分析机构LexisNexis预测,中国量子计算专利的综合实力最早可能在2027年超越美国。
一边是诺奖得主的“几纳秒”警告,一边是真金白银的重注投入。这场量子竞赛的牌桌上,中国人不仅稳稳坐下了,而且正在持续加码。
是终点吗?恰恰相反
九章四号确实猛得离谱,但它离我们想象中“万能量子计算机”还有本质区别。
它目前是一台专用量子模拟机,最擅长的就是高斯玻色采样这个特定数学问题。这个问题短期内可以用于图像识别、图论计算和机器学习等领域,长期来看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“预制件”。
换句话说,现在的九章四号有点像1940年代的第一台电子计算机ENIAC:它只能干特定的事,但已经证明了这条路绝对可行。真正的通用量子计算机,或许还需要五到十年才能落地。但每一次“量子优越性”的证明,都在为那个时刻缩短距离。
中国量子计算拿下全球最强的“量子计算优越性”标杆,而且是五年内连续四次刷新世界纪录。这个速度让全世界都坐不住了——这不是危言耸听,诺贝尔奖得主自己说的。
后面的故事,只会更精彩。