朋友們大家好！今天小界來和大家中國(guó)算力的發(fā)展！經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算需耗時(shí) 10?2 年的問題，“九章四號(hào)”僅用 25 微秒便完成。如此天壤之別的計(jì)算效率，盡顯“九章四號(hào)”強(qiáng)大算力。

這個(gè)倍數(shù)不是修辭，是實(shí)測(cè)結(jié)果。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的這臺(tái)光量子計(jì)算機(jī)原型，在高斯玻色采樣任務(wù)上，比全球最快超算快了10??倍。

此并非通用量子計(jì)算機(jī)，而是一臺(tái)具備特定用途的專用量子模擬機(jī)，它在特定領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，能助力科研人員開展精準(zhǔn)模擬研究。理解它為什么快、快在哪、能干什么，比單純記住一個(gè)數(shù)字更有意義。

在大多數(shù)人的認(rèn)知里，量子計(jì)算構(gòu)建于量子比特之上，呈現(xiàn)出0與1同時(shí)疊加的獨(dú)特狀態(tài)，這一特性使其與傳統(tǒng)計(jì)算方式有著顯著區(qū)別。

它采用模式路線的光量子計(jì)算，沒有嚴(yán)格意義上的量子比特，而是基于量子模式的演化。核心技術(shù)叫高斯玻色采樣。

做一個(gè)類比：經(jīng)典的高爾頓板，小球下落經(jīng)過釘子隨機(jī)碰撞，最終形成正態(tài)分布。九章四號(hào)相當(dāng)于把釘子換成量子干涉網(wǎng)絡(luò)，小球換成光子。

當(dāng)光子穿越網(wǎng)絡(luò)，其輸出并非經(jīng)典概率分布，而是呈現(xiàn)出量子概率分布的獨(dú)特特征，展現(xiàn)出量子世界與經(jīng)典世界在概率表現(xiàn)上的顯著差異。

此量子版本的“板子”，其復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)攀升，好似攀越陡峭山峰，每一步都面臨著急劇增加的難度，令人驚嘆于其增長(zhǎng)之迅猛。

實(shí)驗(yàn)具體配置如下：精選1024個(gè)量子壓縮態(tài)作為糾纏光子之源，該過程涉及8176個(gè)模式，其中包含超3000個(gè)光子。單次實(shí)驗(yàn)的樣本量達(dá)到102??1種。

102??1是什么量級(jí)？宇宙中的原子總數(shù)大約10??。這個(gè)樣本量遠(yuǎn)超宇宙原子數(shù)量的無數(shù)次方。經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)若要生成一個(gè)高斯玻色采樣結(jié)果，所需時(shí)間竟高達(dá) 10?2 年。

如此漫長(zhǎng)的時(shí)長(zhǎng)，凸顯出該任務(wù)的艱巨與耗時(shí)。宇宙年齡約138億年，也就是10?年量級(jí)。超算還沒算完，宇宙已經(jīng)輪回不知多少次。九章四號(hào)耗時(shí)：25微秒。這就是量子計(jì)算優(yōu)越性的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不是理論推演。

九章四號(hào)的亮相，容易讓人產(chǎn)生一個(gè)疑問：超導(dǎo)量子計(jì)算路線是不是要被淘汰了？從技術(shù)邏輯上看，恰恰相反。兩條路線不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，是互補(bǔ)關(guān)系。

光量子計(jì)算類似GPU。優(yōu)勢(shì)明確：室溫運(yùn)行，能耗低，光子相干時(shí)間長(zhǎng)，易于與硅光或光纖集成。局限性也明確：專用性強(qiáng)，換一個(gè)問題可能就無法處理。

超導(dǎo)量子計(jì)算類似CPU。具備高度可編程性，能夠運(yùn)行多種算法，且糾錯(cuò)機(jī)制較為成熟。這一特性使其在復(fù)雜運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理中展現(xiàn)出卓越的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。代價(jià)是極低溫環(huán)境運(yùn)行，對(duì)噪聲敏感。

未來更可能出現(xiàn)的格局是混合架構(gòu)。光量子計(jì)算作為專用加速單元，與超導(dǎo)量子計(jì)算的通用控制單元協(xié)同工作。就像今天的計(jì)算機(jī)不會(huì)只用GPU，也不會(huì)只用CPU。

高斯玻色采樣，乍聽之下頗為抽象，然而它卻具有強(qiáng)大的實(shí)用性，能夠映射到眾多類型的實(shí)際問題之中，展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。

圖論問題：社交網(wǎng)絡(luò)中尋找關(guān)系最緊密的群體。傳統(tǒng)算法計(jì)算復(fù)雜度高，轉(zhuǎn)化為采樣問題后，九章四號(hào)可以快速輸出結(jié)果。在新藥研發(fā)進(jìn)程中，量子化學(xué)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

其中，分子振動(dòng)譜模擬堪稱關(guān)鍵步驟，它為新藥的成功研制提供了不可或缺的支撐。分子的振動(dòng)模式、能級(jí)分布，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算吃力，這類問題天然適合光量子模擬機(jī)。

機(jī)器學(xué)習(xí)：圖像特征提取、大模型中的某些核心計(jì)算模塊，如果可以重新表達(dá)為高斯玻色采樣形式，九章四號(hào)就能起到加速作用。

需要強(qiáng)調(diào)的是，這些應(yīng)用的前提是任務(wù)能夠映射到高斯玻色采樣問題。九章四號(hào)不是通用機(jī)，不能跑任意算法，也不能取代現(xiàn)有計(jì)算機(jī)。但在它擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，它做到了經(jīng)典計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)無法企及的速度。

10??倍這個(gè)數(shù)字，不是為了制造驚嘆。它揭示的是一個(gè)結(jié)構(gòu)性變化：計(jì)算范式的拐點(diǎn)正在到來。過去七八十年，計(jì)算進(jìn)步的核心邏輯是晶體管越做越小、芯片越做越密。這條路線已逼近物理極限。

量子計(jì)算提供了另一條路：不靠堆晶體管，而靠量子世界的疊加、干涉和糾纏，完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法完成的任務(wù)。

九章四號(hào)證明了，在特定領(lǐng)域，這種能力已經(jīng)不是理論，而是實(shí)驗(yàn)室里可重復(fù)、可驗(yàn)證的現(xiàn)實(shí)。它沒有量子比特，靠光子模式演化，室溫就能運(yùn)行。

它的成功，為量子計(jì)算在特定領(lǐng)域的應(yīng)用打開了一扇新的大門。至于通用量子計(jì)算何時(shí)到來，那是另一個(gè)問題。但專用機(jī)能做什么、能做到多快，九章四號(hào)已經(jīng)給出了一個(gè)明確的答案。