在科技這條賽道上,"領先"和"被甩開幾條街",根本是兩碼事。
很多時候,所謂的"國際先進水平",聽著挺唬人,落到具體數字上無非就是快個幾倍、強個幾十倍。這種差距,對手咬咬牙、加加班,還有得追。
可這世上偏偏有一種碾壓式的差距,不是用倍數描述的,而是用"幾個零后面接零"來描述的。
筆者最近就被一組數字砸得有點恍惚。一臺機器算25微秒搞定的事,目前地球上最快的超算要算多少年?答案是10的42次方年。
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宇宙的年齡才138億年,零頭都不夠人家塞牙縫的。
這臺機器,叫"九章四號",主場在合肥,主角是中國科學技術大學的一群人。這事一公布,全世界的科技圈都安靜了幾秒鐘——這哪兒是"追趕",這分明是把對手甩在原地,自己開著光速飛船走了。
中國科學技術大學潘建偉院士領銜的科研團隊聯合國內多家科研機構、大學,近期成功研制出可編程量子計算原型機"九章四號",其針對特定問題的算力遠超當前全球最快超級計算機El Capitan,成功建立了國際上最強的"量子計算優越性",相關成果5月13日在國際學術期刊《自然》發表。
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這個El Capitan是什么來頭?它是目前地球上最快的經典超級計算機,美國的頂級算力扛把子。
九章四號一上桌,El Capitan直接被"降維打擊"。求解高斯玻色取樣問題,九章四號比目前全球最快的超級計算機快10的54次方倍。
10的54次方是個什么概念?筆者也不打算裝懂,反正就是1后面跟54個0。
寫出來都能把屏幕撐爆,更別說算了。
那么問題來了,"九章"到底是個啥?
簡單說,它是一臺量子計算原型機。和經典計算的普通比特不同,量子比特不是只有"0"或"1",而是可以同時處于"0"和"1"的疊加態。借助疊加態與糾纏態,量子計算能夠在同一時間并行處理大量計算路徑,在特定問題上實現指數級加速。
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打個比方,普通電腦走迷宮,是一條路一條路地試,走到死胡同就回頭換一條。量子計算機不一樣,它能同時走所有的路,一下子就找到出口。
這不是玄學,是量子力學的硬核本事。
世界上搞量子計算的主流玩家不少。目前主流量子比特技術路線包括超導、離子阱、光量子和中性原子等。
谷歌、IBM押的是超導路線,需要把芯片冷卻到接近絕對零度,比外太空還冷。
中國走的是光量子這條路,用光子來當量子比特。"九章四號"是光量子計算原型機,使用光子來編碼量子比特,通過對光子的量子操控及測量來實現量子計算,是"九章"(2020年)、"九章二號"(2021年)、"九章三號"(2023年)量子計算原型機的再升級版。
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這條路一開始并不被看好。"難擴展"、"難編程",質疑聲從來沒斷過。
但中國團隊就一句話:不爭論,干出來給你看。
于是有了一代一代往上壘的硬數據。
2020年,第一代九章問世,76個光子。2021年,九章二號,113個光子。2023年,九章三號,255個光子。
到了這次的九章四號,數字直接飆到了3050個光子。
研究團隊研發了高效率的光參量振蕩器光源和時空混合編碼干涉儀,將1024個高效率壓縮態光場集成到一個時空混合編碼的8176模式線路中,實現了連接度的立方級擴展,進而獲得了對高達3050個光子的操縱和探測能力,遠超255個光子的"九章三號"。
從255到3050,這不是簡單的加加減減,這是一次質的飛躍。
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這臺機器到底強在哪?關鍵是一項首創的"黑科技"。
此次最大的技術突破在于團隊首創的"可編程時空混合編碼"架構。過去如果要擴大規模,只能通過增加光學器件,導致設備龐大且損耗極高。"九章四號"讓光子在時間和空間兩個維度上同時發生干涉,極大提升了整個網絡的連通性,又兼顧控制了物理器件的規模,進而獲得了對高達3050個光子的操縱和探測能力,帶來算力的指數級提升。
翻譯成大白話就是:別人想做大就只能堆零件,越堆越笨重、損耗越大。
中國團隊偏偏不走尋常路,讓光子在時間和空間里"雙線作戰",用更精巧的方式拿到了更大的算力。
那有人就要問了,這玩意兒這么牛,能干啥?
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目前"九章"系列是極為強大的專用量子模擬機,它擅長解決"高斯玻色取樣"這樣特定的數學問題。這個問題短期內可用于圖像識別、圖論計算等領域,長遠還能為通用量子計算機的搭建做鋪墊。
說白了,它現在是個"偏科生",但它考的這門課,是未來通用量子計算機能不能跑得動的根本。
筆者特別想說一件事。
這場量子計算的國際賽跑,含金量極高。在光量子計算機領域,中國應該說是國際的領跑者,而且建立了最強的量子計算優越性這個標準,其他國家只有加拿大和美國的一個聯合小組做了同樣目標的研究,其他國家還沒有做到這個里程碑。
也就是說,全世界能玩到這個段位的,就這么幾家。中國不光在牌桌上,還是其中一張主力牌。
更值得說的是,這事不是孤軍奮戰。九章四號背后,是一整條產業鏈。
地點說出來很多人會愣一下——合肥。
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這座過去被很多人覺得"低調"的省會城市,在量子領域早已經悄悄布局了十幾年。
合肥高新區云飛路,這條僅三四公里的市政道路,卻有著響徹全球的名號——"量子大道"。道路兩側分布著30余家量子科技龍頭企業,帶動全球三分之一的核心量子企業在合肥扎根。
一條三四公里的小路,承包了全球三分之一的核心量子企業。這事在整個科技史上都是稀罕事。
合肥靠的是啥?
合肥是中國最早系統布局量子科技研發及產業化的城市之一,目前已培育集聚企業91家,居中國首位,擁有省級以上研發平臺24個,量子信息產業相關專利數量超2000件。
這背后有一份"長期主義"的耐心。合肥早在2020年就出臺了《合肥市量子信息產業發展規劃(2020—2030年)》,在創新支持、成果轉化、試點工程、場景建設方面多管齊下,加速量子科技成果從落地生根到開花結果。
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地方政府敢這么砸錢、敢這么等,靠的是定力,不是賭運氣。
合肥這塊土上長出來的企業,都不是泛泛之輩。
國盾量子,量子通信起家的那家。2009年5月,潘建偉帶領學生彭承志等人,在合肥高新區成立了安徽量子通信技術有限公司,也就是后來的國盾量子。2020年7月,國盾量子登陸科創板,成為中國量子科技領域首家A股上市企業。
本源量子,走超導路線的那家。本源量子聚焦量子計算產業生態建設,以打造國產自主可控的實用化量子計算機為使命,圍繞量子芯片、量子計算測控一體機、量子操作系統、量子軟件、量子計算云平臺和量子計算科普教育核心業務,全棧研制開發量子計算。
這跟谷歌、IBM那種"我只做核心硬件,生態靠合作伙伴"的玩法完全不同。人家是全產業鏈都自己啃下來。
應用層面也已經開花。2025年初,"本源悟空"超導量子算力接入金融量子云實驗平臺,在金融領域給出了更高效的問題解決方案;2025年5月,依托"本源悟空"量子計算機真機,本源量子研究團隊推出分子對接預測應用、藥物毒性預測應用和藥物相互作用預測應用,為新藥研發設計相關環節提供了更快捷準確的路徑。
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注意這幾個詞:金融、新藥、藥物毒性預測。
這些不是PPT里的概念,是已經在跑的真東西。
更讓人驚訝的是,量子保密通信早就鉆進了普通人的生活。在中電信量子集團體驗館,一臺普通的智能手機經過軟件定制,插上量子SIM卡,便可以進行無法被竊聽的量子加密通話,經由量子密鑰實時加密的手機通話,截獲后只能被還原為噪音的形式。
這意味著,量子已經不是科幻片里的詞兒了,它已經在腳下生根、在身邊運轉。
合肥這套"產學研一體化"的玩法,還得感謝中科大。
合肥市政府與中科大合作構建了"一院三平臺"(中國科學院量子信息與量子科技創新研究院+合肥微尺度物質科學國家研究中心、中科院量子信息重點實驗室、中科院微觀磁共振重點實驗室)的基礎研究體系,為量子科技省未來產業先導區的發展提供了強大的科研實力和豐富的人才資源。
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實驗室里出成果,街對面就能產業化。"從書桌到產線"的距離,被壓縮到了極致。
放眼全球,這件事還有更大的背景。
2024年6月7日,聯合國宣布2025年為國際量子科學與技術年,這項為期一年的全球倡議將慶祝量子科學在過去一個世紀對技術進步的貢獻。
全世界都把目光投向量子賽道的這一年,中國端出了九章四號。
這種節奏感、這種時機,絕不是巧合。
寫到這兒,筆者想說,這臺機器的意義遠遠不止"快多少倍"那么簡單。
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它真正打的,是一場關于"游戲規則誰來定"的硬仗。
過去幾十年,但凡談尖端科技,套路都差不多——別人定標準,咱們追趕;別人畫路線圖,咱們沿著畫。
九章四號的故事不一樣。從光量子這條路一開始被懷疑,到一代一代用數據回懟質疑,再到如今讓世界最強超算徹底"望塵莫及",這條路是中國人自己摸出來的,每一塊磚都是自己燒的。
量子這場仗還沒結束,前面還有量子糾錯、容錯通用計算等一道道關要闖。但走到今天這一步,已經足夠讓世界聽見中國的聲音。
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