就在 5 月 13 号晚上,新华社和央视新闻同时官宣了一个足以掀翻世界观的提气大新闻:潘建伟院士团队亮出“九章四号”,算力碾压全球超算、打破西方技术封锁,这一次,中国量子实力彻底藏不住了!
这次九章四号在特定数学问题上的计算速度,比当前全球最快的超级计算机快了 10 的 54 次方倍。可能很多人对这个数字没什么概念,这么说吧,就算你把 “亿” 字连续写六个,都远远不够形容这个差距。
面对那个叫高斯玻色采样的经典难题,九章四号只需要 25 微秒就能算出一个结果。25 微秒是什么概念?就是你眨一下眼睛的千分之一时间,它已经把这道题做完了。
而同样这道题,交给目前全世界最强大的美国 El Capitan 超级计算机来算,需要多久呢?答案是超过 10 的 42 次方年。
这个数字有多恐怖?咱们整个宇宙从大爆炸到现在,也就才 138 亿年。也就是说,如果从宇宙诞生的那一刻开始,就让这台人类最顶尖的超算吭哧吭哧地算这道题,算到今天,它连个零头都没算完。
而咱们的九章四号,眨个眼的功夫就搞定了。这已经不是什么弯道超车了,这根本就是开了个传送门直接瞬移到了终点,是彻头彻尾的降维打击。
可能有人会说,不就是解一道数学题吗?有什么了不起的?这话可就错了。这道题可不是随便什么题,它是专门用来检验量子计算优越性的试金石。
所谓量子计算优越性,就是量子计算机在某个明确定义的问题上,彻底超越所有经典计算机的能力。这就好比以前大家都在比谁的马车跑得快,现在有人直接造出了飞机,而且飞得比任何马车都快无数倍。
而且这次九章四号的突破,可不是简单的数字升级。四年前初代九章刚出来的时候,只能操纵 76 个光子;2021 年的九章二号提升到了 113 个;2023 年的九章三号又翻了一倍多,达到 255 个。而这次的九章四号,直接干到了 3050 个光子,一下子提升了 10 倍还多。
不只是光子数量,九章四号还实现了 1024 个量子压缩态输入和 8176 模式的可编程线路。你可以把量子压缩态理解成量子计算机的 “高能燃料”,而 8176 个模式就是光子在计算网络中可以穿梭的路径。
以前的九章三号就像一个只有几百条岔路的迷宫,现在的九章四号直接变成了一个有八千多条岔路的超级三维立体迷宫,而且还能精准控制三千多个光子在里面同时游走,不出一点差错。
这背后最难的其实是解决光子损耗的问题。光量子计算最大的痛点就是光子在传输过程中容易丢失。以前大家都觉得,要同时操纵几千个光子几乎是不可能的任务,因为损耗会大到无法接受。
但这次中国科学家硬是攻克了这个难题,研发出了高效率的光参量振荡器光源和时空混合编码干涉仪,把系统整体效率提升到了 51%,直接实现了连接度的立方级扩展。
当然了,咱们也得客观一点,现在的九章四号还不是大家想象中的那种能玩游戏、能上网的通用量子计算机。它目前还是一台专用的量子模拟机,最擅长的就是解决高斯玻色采样这类特定问题。但这绝对不代表它没用。恰恰相反,这个特定问题的应用场景其实非常广泛。
比如在图像识别、图论计算、机器学习这些领域,高斯玻色采样都能派上大用场。科研团队其实已经在用之前的九章系列做一些实际应用了,比如加速药物分子的模拟计算。
以前要研发一种新药,可能需要十几年甚至几十年的时间,其中大部分时间都花在模拟分子结构和相互作用上。有了量子计算机的帮助,这个过程可能会被压缩到几个月甚至几周。
而且更重要的是,九章四号的成功为未来的通用量子计算机奠定了坚实的基础。要实现真正的通用量子计算机,需要操纵上百万个量子比特,同时还要具备强大的纠错能力。这次我们能同时精准控制三千多个光子,证明了光量子这条技术路线是完全可行的,而且具有非常好的可扩展性。
现在全世界有好几条量子计算技术路线在同时赛跑,包括超导、离子阱、光量子和中性原子等等。而中国是全球唯一一个在光量子和超导量子两条主要技术路线上都实现了量子计算优越性的国家。
这意味着我们在这场决定未来科技格局的竞赛中,已经稳稳地站在了第一梯队,甚至在某些方面已经领先了全世界。
可能很多人觉得量子计算离我们的日常生活还很遥远,但其实科技的发展往往比我们想象的要快得多。几十年前,谁能想到计算机能普及到每个人的口袋里?谁能想到互联网能彻底改变我们的生活方式?
量子计算也是一样,它现在可能还只是实验室里的一个原型机,但用不了多久,它就会像当年的计算机和互联网一样,彻底颠覆我们的世界观,改变人类文明的发展轨迹。
而这一次,我们不再是那个跟在别人后面追赶的人了。我们已经成为了领跑者,正在亲手书写未来科技的历史。这才是九章四号带给我们最大的意义,它不仅是一项了不起的科技成就,更是一个民族自信心的最好证明。

