10月11日，中国科技大学援引消息称，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院的潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等研究团队与中国科学院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建了一台名为“九章三号”的光子量子计算原型机，这一突破再度刷新了光量子信息技术水平和量子计算优越性的世界纪录。据悉，科研人员通过设计了时空解复用的光子探测新方法，构建了高保真度的准光子数可分辨探测器，从而提升了光子操纵水平和量子计算复杂度。与此同时，根据公开正式发表的最优经典精确采样算法，九章三号在处理高斯玻色取样的速度比上一代九章二号提升了一百万倍。九章三号在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度样本，需要当前最强的超级计算机“前沿”花费超过二百亿年的时间。这一成果进一步巩固了我国在光量子计算领域的国际领先地位。
量子计算被认为是后摩尔时代的一种新的计算范式，具备超快的并行计算能力，有望通过特定量子算法，在一些具有重大社会和经济价值的问题方面实现指数级别的加速，因此，研制量子计算机成为当前世界科技前沿的最大挑战之一。国际上，制定了三步走的发展路线，首先实现“量子计算优越性”，即在近百个量子比特的高精度量子调控下，对特定问题的求解展现超级计算机无法比拟的算力。2019年，美国谷歌和加州大学发布了53比特的“悬铃木”超导量子计算处理器，宣称用200秒求解的随机线路采样问题需要超级计算机一万年的时间。然而，这一宣称随后受到了中国科学家的挑战，改进后的经典算法使得超算上的计算时间从一万年缩短到数十秒，快于“悬铃木”量子处理器。2020年，中国科大团队成功构建76光子的“九章”光量子计算原型机，首次在国际上实现了光学体系的“量子计算优越性”，并克服了谷歌实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。2021年，中国科大团队进一步成功研制了113光子的可相位编程的“九章二号”和56比特的“祖冲之二号”量子计算原型机，使我国成为唯一在光学和超导两种技术路线上都达到了“量子计算优越性”的国家。如今，该领域的国际竞争呈现出白热化。加拿大多伦多的Xanadu公司与美国国家标准与技术研究院合作，采用与“九章”光量子计算原型机相同的高斯玻色取样路线，在2022年发布了216光子的“北极光”量子处理器，成为继中国之后在光学体系上实现“量子计算优越性”的第二个国家。
通过一系列理论和技术创新，中国科大团队首次实现了对255个光子的操纵能力，极大地提升了光量子计算的复杂度，处理高斯玻色取样的速度比九章二号提升了一百万倍。九章三号的突破进一步巩固了我国在激烈的国际竞争中光量子计算领域的领导地位。据悉，除了构建九章系列光量子计算原型机之外，中国科大研究团队还揭示了高斯玻色取样和图论之间的数学联系，完成了对稠密子图和Max-Haf两类具有实用价值的图论问题的求解，相比经典计算机精确模拟的速度快1.8亿倍。此外，该团队还在国际上首次演示了无条件的多光子量子精密测量的优势。中国在光量子计算领域的持续突破将进一步推动我国在国际竞争中的地位。
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