世界纪录的背后：九章4.0，一场蓄力已久的硬核反击

宇宙的年龄是138亿年，约 1.4×10^10 年。

有这么一道题，世界最强超算 El Capitan 计算所需要的时间，大约是 10^42 年，也就是宇宙年龄的 10^32 倍。

而“九章4.0”，用了 25.6 微秒。

这是中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队昨日（2026年5月13日）发表在《Nature》上的最新成果：光量子计算原型机“九章4.0”操纵并探测到最多 3050个光子，在求解高斯玻色采样问题上实现了超越世界最强超算 10^54 倍的量子计算优越性。

这是光量子信息技术的全新世界纪录。

但它真正重要的地方，不只是那个天文数字。

高斯玻色采样是什么？为什么以前做不到？

量子计算机之所以快，是因为光子遵循量子力学规则，可以同时处于多种状态，并在干涉中“计算”。

高斯玻色采样（Gaussian Boson Sampling，GBS）是一种专为光量子计算机设计的任务——把大量压缩态光子注入复杂的光学网络，随机采样输出结果。

经典计算机模拟这类任务时，计算量随光子数的增加呈指数级爆炸，这正是量子计算机的主场。

但光量子计算有一个致命弱点：光子极容易丢失。每经过一个分束器、一根光纤、一个探测器，都有一部分光子“消失”。

此前的同类光量子实验（如采用时间编码的 Xanadu Borealis 处理器），整个系统约有 68% 的光子丢失；其光源制备端的损耗就高达约 30%（即效率仅为 70% 左右）。

这个损耗让不少人怀疑：剩下的量子态，真的还保有足够的纠缠来抵抗经典模拟吗？

那篇差点让光量子优势崩盘的论文

2024年，这个怀疑变成了一篇严肃的学术论文。

芝加哥大学 Changhun Oh 和 Liang Jiang 团队在《自然·物理》上发表论文，证明了一种叫“矩阵乘积态（MPS）”的经典算法，可以利用光子损耗来高效模拟此前的 GBS 实验。

他们的逻辑很直接：利用光子损耗，可以将输出协方差矩阵分解为量子部分和经典部分，损耗会降低有效压缩光子数，从而大幅降低经典模拟的计算复杂度。

也就是说，只要损耗够大，经典计算机就能“抄近道”绕过量子优势。

这不是泛泛质疑，是有严格数学支撑的可复现方法。

一时间，九章系列乃至 Xanadu 量子计算公司的 Borealis 实验的“量子优越性”，都被打上了问号。

如今看来，九章4.0，是对这篇论文的直接答复。

九章4.0的三项核心创新

潘建伟团队没有选择正面驳斥 MPS 算法的数学逻辑，而是用工程手段把问题直接绕过去：把规模做得大到让 MPS 算法连计算所需的张量网络都无法构建。

一、92% 的高效压缩光源

九章4.0从源头抓起，通过级联非平衡马赫-曾德尔干涉仪进行滤波，将压缩态生成效率惊人地提升到了92%。这相比早期版本显著提升，直接减少了光子在进入光路前的损耗。

二、时空混合编码架构

 这是本次最核心的创新。早期九章用纯空间编码，想要8000多个模式就得建一条有数千个物理分束器的庞大光路，工程上根本不现实。

九章4.0让光子同时在空间和时间延迟环路中分布，利用 16个物理探测器通道，通过时序复用虚拟出了 8176个有效量子模式，相当于用一台小型交换机，通过时分复用虚拟出了一个庞大的光量子网络。

三、可编程性

最早的九章是固定光路，只能做一种计算。九章4.0实现了可编程，时空混合编码电路可以通过声光调制器、电光调制器和热调干涉仪进行重构，支持不同的计算任务，对迈向通用计算至关重要。

三项创新叠加，将探测光子数从九章3.0的255个一举跳升至3050个，是九章系列迄今为止单代最大的跨越。这次量子优越性的对比基准，也刻意选择了2024年那篇质疑论文中的 MPS 算法。挑战方出招，反击方接招，数字是最直接的回应。

细心的读者可能会发现，表格中九章1.0和2.0的最新官方量子优势倍数（分别为 10^5 与 10^10），与当年它们刚发表时的原始宣告数据（分别是约 10^14 倍和 10^24 倍）大不相同，这并非数据写错，而是基于科学严谨性做出的主动修订。

在这几年里，量子硬件在冲刺，经典算法（如张量网络和本文提到的MPS算法）也在疯狂进化。

经典计算模拟能力的不断提升，把以前九章初代打下的江山（优势倍数）大幅压缩（注：九章3.0因发布时间较近，仍维持在约 1.5×10^16 倍的优势）。

正是因为感受到了经典算法这种“步步紧逼”的压迫感，九章4.0 这次以 10^54 倍的绝对优势实现强势反击，才显得尤为硬核与震撼。

图｜时空混合编码电路的实验装置及原理（来源：Nature）

除此之外，在同一个国家量子研究体系，还产出了超导路线的祖冲之3.0（超越经典超算 10^15 倍的量子优越性）和祖冲之3.2（实现低于阈值量子纠错的处理器）。官方新闻稿也特别强调，中国是全球唯一在两条技术路线上均达到量子计算优越性的国家。

光量子与超导，两条底层物理截然不同的技术路线，分别刷新世界纪录。目前没有任何其他国家能同时在两种量子硬件平台上做到这一点。

但有句公道话要说：这台机器，还算不了正经事。

高斯玻色采样是量子计算机最擅长的特定数学任务，它本身不是通用计算。

目前，九章4.0还是不能模拟药物分子、不能破解密码、不能解方程。

它证明的是，一台光量子处理器能产生出经典计算机无论如何都无法高效复现的输出。这是量子优越性的演示，而非量子应用的落地。

但论文的结尾给出了一个值得关注的方向：这套高效率压缩光源和可编程时空混合编码电路，不仅确立了量子优势，更为在不远的将来控制大规模三维高度纠缠簇态（3D cluster states）铺平了道路。

“簇态”正是测量型通用、容错光量子计算的核心资源。如果九章团队真的从 GBS 基准测试转向簇态生成，光量子通用计算的路径将大幅清晰。

对于“量子计算什么时候真的有用”这个老问题，九章4.0给不出答案。但它说清楚了另一件事：中国的光量子工程能力，已经到了能主动驾驭挑战、而非被动追赶的阶段。就像这次，对手设了一道题，答案以 10^54 倍的速度差，打了回去。

引用：

[1] https://mp.weixin.qq.com/s/E1Vk0Vmz99n5G4w1LB0Hlw

[2]https://www.nature.com/articles/s41586-026-10523-6

[3] https://arxiv.org/html/2510.24137v1

[4] https://arxiv.org/abs/2508.09092

[5]https://arxiv.org/pdf/2408.13687

[6]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601

[7]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.180502

联系与爆料： Qtumist_info@163.com

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