中国成功研发出九章三号，光量子原型机，此举意味着什么？假设我在一个迷宫里，但是迷宫只有一个出口，按照平常的情况，除非运气好，不然，我需要尝试无数次，甚至都走不出迷宫。

但是在量子世界中，我却拥有了无数个分身，每个分身都去探索一条线路，这样，我能够以最快的速度找到迷宫的出口，这就是量子计算机和普通计算机的区别。

2023年10月11日，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，宣布成功构建255个光子的量子计算原型机“九章三号”。

这项成果再度刷新光量子信息技术世界纪录，求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍，在研制量子计算机之路上迈出重要一步。

这是继2019年中国科学家在量子霸权方面取得突破性进展后的又一重大成就。当时，中国科学家利用76个光子的“九章”量子计算原型机，实现了比超级计算机快一百万亿倍的高斯玻色取样任务。

而“九章三号”则将光子数提升到了255个，输出态空间维度达到了10的43次方，处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍，“九章三号”1微秒可算出的最复杂样本，约相当于全球最快的超算200亿年。

这意味着我国在光量子计算领域已经达到了世界领先水平，展示了中国科技创新和自主研发的强大能力和信心。这也为解决人类面临的一些重大挑战和难题提供了新的可能和希望，如加速药物开发、优化交通规划、提升密码安全、探索宇宙奥秘等。

量子计算机是一种利用量子力学原理进行信息处理和计算的新型计算机。它与传统的经典计算机有很大的不同。经典计算机使用比特作为信息的基本单位，每个bit只能表示0或1两种状态。

而量子计算机使用量子比特作为信息的基本单位，每个量子比特可以同时表示0和1两种状态，或者说是0和1的叠加态。这就使得量子计算机可以同时处理多个信息，实现并行计算和指数加速。

光量子计算机是一种基于光子（光的粒子）作为载体和操纵对象的量子计算机。它有以下优点：

光子具有很好的相干性和稳定性，不易受外界干扰，可以保持较长时间的量子叠加态；光子可以实现高效率和高精度的单光子源、单光子探测器、多光子干涉等关键技术；光子可以方便地与其他物理系统进行耦合和交换信息，实现多平台的量子网络和通信。

量子模拟：利用光量子计算机模拟一些复杂的物理、化学、生物等系统的行为和性质，如分子结构、化学反应、生物分子等，从而加速科学发现和技术创新。

量子优化：利用光量子计算机求解一些难以用经典算法高效解决的优化问题，如旅行商问题、机器学习问题、组合优化问题等，从而提升运筹规划和决策支持的能力。

量子密码：利用光量子计算机实现一些安全性更高的密码方案，如量子密钥分发、量子数字签名、量子安全多方计算等，从而保障信息的保密性和完整性。

量子人工智能：利用光量子计算机实现一些超越经典人工智能的功能，如量子机器学习、量子神经网络、量子图像处理等，从而提升智能系统的性能和效率。

人类迫切需要研发量子计算机的原因有以下几点：经典计算机的极限，随着信息技术的发展，人类对计算能力的需求越来越大，但经典计算机已经接近其物理极限，无法满足一些复杂和重要的问题的求解。例如，目前最快的超级计算机也无法模拟一个含有几十个电子的分子的行为，也无法破解一些强大的密码系统。而量子计算机则可以突破这些限制，实现指数级的加速。

量子科学的进步：随着量子力学和量子信息学的深入研究，人类对量子世界的认识和掌握不断提高，为实现量子计算提供了理论基础和技术手段。例如，人类已经实现了单光子源、单光子探测器、多光子纠缠等关键技术，为构建光量子计算机奠定了基础。

社会需求的驱动：随着社会经济的发展，人类面临着许多重大挑战和难题，需要借助更强大的计算工具来解决。例如，新型药物的开发需要模拟复杂的分子结构和反应过程，交通规划需要优化庞大的路网和车辆流动，信息安全需要防范日益增长的网络攻击，宇宙探索需要处理海量的天文数据等。而量子计算机则可以为这些问题提供新的解决方案和可能。

量子比特：是量子计算机中存储和处理信息的基本单位。它可以是一个原子、一个电子、一个光子或者其他具有两个可区分状态（如自旋向上或向下）的微观粒子。不同于经典比特只能表示0或1两种状态，量子位可以同时表示0和1两种状态，或者说是0和1的叠加态。

量子门：是量子计算机中实现逻辑运算和信息处理的基本元件。它可以对一个或多个量子位进行操作，改变其状态或者实现两个量子位之间的相互作用。例如，一个哈达玛门可以将一个确定的量子位变成一个叠加态的量子位，或者将一个叠加态的量子位变成一个确定的量子位。

量子算法：是量子计算机中执行特定任务或者求解特定问题的一系列步骤和规则。它由一些量子门和测量操作组成，利用量子力学的一些特性，如叠加、纠缠、干涉等，来实现比经典算法更快或者更优的结果。

量子测量：是量子计算机中获取输出结果或者观察系统状态的过程。它会导致量子位从叠加态塌缩到某个确定的状态，即0或1，并且这个过程是不可逆的。不同于经典测量可以多次重复并且不影响系统状态，量子测量只能进行一次并且会破坏系统状态。

为什么量子计算机与普通计算机有着巨大的差异呢？原因就在于量子的行为，使用量子计算机加密的密码，是无法被破解的，因为这段加密的密码，涵盖了量子的多种特性。

量子不确定性：根据海森堡测不准原理，对一个量子系统的测量会影响其状态，而且不能同时精确地知道两个互为共轭的物理量，如位置和动量。这意味着如果有人试图窃听或复制一个量子信号，就会改变其状态，从而被发现和拒绝。

量子纠缠：两个纠缠的量子系统会保持一种神秘的关联，即使它们相隔很远，对其中一个系统的测量会影响另一个系统的状态。这意味着如果有人试图干扰或修改一个纠缠的量子信号，就会破坏其与另一个信号的关联，从而被发现和拒绝。

量子随机性：根据波函数塌缩的概念，当对一个处于叠加态的量子系统进行测量时，它会以一定的概率塌缩到某个确定的状态。这意味着如果有人试图预测或控制一个量子信号的状态，就会面临不可克服的随机性和不可预测性。

可以看出，使用量子计算机制作的密码，是基于物理定律而不是数学难题来保证安全性的。任何试图破解或攻击这种密码的行为，都会被物理定律所限制和阻止。因此，使用量子计算机制作的密码，无法被破解。

《九章算术》是我国古代一部伟大的数学巨著，而我们的量子计算机名字则来源于《九章》，随着九章三号原型机的横空出世，未来我们的量子计算机将会变得越来越强大。在面对着人类未来面对的无数的数学、计算、统计等难题，量子计算机就像一把锋刃的利剑，可以刺穿这一切的困难。