就在今天12月4日，一篇由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的量子计算研究团队，发表在国际顶级科技学术期刊《Science》上的研究成果《使用光子的量子计算优势》，正式宣告中国终于实现了“量子计算优越性”。采用论文中所述量子技术构建的量子计算原型机 “九章”，在处理特殊计算任务“高斯玻色取样”快速求解时，其算力比当今全球最快超算快一百万亿倍。

要知道，虽然自从中国银河超级计算机问世，再到超算天问和神威·太湖之光多次问鼎全球超算算力榜首，甚至如今神威和天问已经替换使用国产芯片，无不表明中国在超算领域已经具有相当的实力。但是由于美国在传统半导体芯片技术上的优势地位，中国还是无法动摇美国的地位。可是随着近年来量子计算技术的快速发展，中国这次真的迎来了超越的机会。

根据论文所述，“九章”作为量子原型机是对76 个光子 100 个模式的高斯玻色取样进行快速求解，来验证其超高的算力。那么什么是高斯玻色取样呢，这是由计算机科学家 Scott Aaronson 和 Alex Arkhipov 于 2011 年设计的，因为它需要计算玻色子的概率分布情况和粒子的量子波相干，因此其计算复杂度在当前经典最优算法需要O(n2n)步，也就是说随着光子数的增加求解步数呈指数上涨。这样的计算复杂度，只要光子数取值稍微增大一点，就会超过普通超级计算机的运算能力。也因此被量子计算科学家们认为是证明量子计算能力远超传统计算机，验证“量子霸权”的绝佳示例。

而“九章”通过搭建100 个光纤通道，最多可实现 76 个光子同时进入通道，而这些光子都是由自主研制的高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源发出，因此 76 个光子能够做到完全一样。而在光纤通道末端，则分布有100个高性能光子探测器，来准确捕获每个落下的光子，这一过程必须控制在 25 纳米之内。

而通过这样的构造，这100 个高效率超导单光子探测器，就可以对干涉仪输出的光量子态进行精准探测。达到“高斯玻色取样”快速求解的目的。使用这样的技术，“九章” 处理高斯玻色取样的速度，比目前最快的超级计算机快一百万亿倍，而比谷歌超导比特量子计算原型机 “悬铃木” 快一百亿倍。陆朝阳表示，虽然谷歌的量子计算机“悬铃木”的设计目标不同，但如果把普通超算作为等效样本来比较的话，“九章”算力超过“悬铃木”一百亿倍。

虽然和目前全世界其它量子计算原型机一样，“九章”也同样只能处理某类特殊计算任务，离实现真正的通用型量子计算机还有相当的距离。但是量子计算原型机“九章”的问世，无疑将再次证明中国在量子计算技术领域已经处于绝对的世界领先阵营，并且已经在一定程度上真正实现了“量子计算优越性”。相信不远的将来中国必将会在通用量子计算技术上实现领先全球的的进步与突破。

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