对量子计算“霸权”的争夺仍在继续。这一次，轮到中国出牌了。
12月4日，中新社从中国科学技术大学获悉，包括中国科学院院士潘建伟、陆朝阳教授在内的研究团队及合作者，已成功搭建76光子量子计算原型“九章”。
根据现有理论，在“高斯玻色采样”任务中，《九章》中一分钟完成的任务，超级计算机需要一亿年。
《九章》之名源于《九章算术》，是我国现存最早的古代数学著作之一，标志着我国古代数学体系的形成，是我国古代数学体系的最初代表作。显然，R&D团队对《九章》寄予厚望。
“九章”量子计算原型光路系统示意图
凌晨3点，与“九章”相关的论文也以首次发布的形式在线发表在《科学》杂志上，宣布中科大在光量子计算领域取得了量子计算的“霸权”，审稿人评价该工作是“最先进的实验”和“重大成果”。
所谓“量子至上”，更准确的翻译是“量子优势”或“量子优势”。与传统意义上的“霸权”无关，而是用来形容量子计算机相对于传统计算机的计算能力优势。
如果量子计算机能够解决经典计算机无法解决的问题，无论任务本身是什么，是否有实际意义，那么就意味着“量子霸权”已经实现。
去年9月，谷歌宣布已经建造了第一台量子计算机。这台量子计算机表现出了可怕的计算能力优势，它可以在3分20秒内完成一项特定任务的计算。目前世界排名第一的超级计算机“顶峰”大约需要1万年。
第九章更进一步，将量子计算的对比从3分钟到1万年，提升到1分钟到1亿年。同时，这也是中国科研团队首次实现“量子优势”，继美国之后的第二个国家。
这个量子计算不是另一个量子计算。
第九章取得的进展令人欣慰，但首先需要明确的一点是，第九章不是“量子计算机”。如果留意相关报道，会发现九章的描述都是“量子计算原型”。
不同的是，属于九章的光量子计算机本身就是一个用来计算“高斯玻色采样”的实验装置。它只能做到这一点，不具有普遍性。潘建伟院士此前曾表示，通用量子计算机可能要15-30年才能出来。
目前乃至未来很长一段时间，量子计算只能作为传统计算机的助手。
光量子计算机，即操纵光量子比特的原型，是以光子为载体的。
量子通用计算机还是太遥远了。衡量样机的性能，需要引入一个新的评价标准，即具体的实验场景，而光量子计算机擅长的这个实验就是高斯玻色采样。
这是一块“高尔顿板”。理论上，小球从上入口落下后，遇到每块钉板的“路背”后有1/2的概率向左向右走，穿过几块钉板后进入下凹槽。
这其实是一个统计学问题。根据中心极限定理，当球足够大时，落入凹槽的球的分布类似于正态分布。
而“高斯玻色采样”就是量子世界中的高尔顿板。这个实验在由潘建伟院士发起、中科大主办的“墨子沙龙”论坛上有过解释：
当n个相同的玻色子通过一个干涉仪(线性转换器)时，找到一个特定分布的输出概率。例如，在7入7出干涉仪中，在1、2、3端口同时输出三个相同的玻色子，求三个光子在2、3、5端口输出一个光子的分布概率。
由于量子的特性，求解步骤数和计算难度指数增加。
光量子计算机可以在这个项目中干掉传统的超级计算，从而实现“量子优势”。
中国科学技术大学的官员说：
按照目前最好的经典算法，“九章”处理高斯玻色样本的速度比世界排名第一的超级计算机“福悦”快100万亿倍，相当于比谷歌去年发布的53位量子计算原型“悬铃木”(Platanus acerifolia)快100亿倍。
同时，高斯玻色采样证明的量子计算的优越性不依赖于样本数，克服了谷歌53位随机线采样实验中量子优越性依赖于样本数的漏洞。《九章》的输出量子态空间尺度已经达到了1030(《悬铃木》的输出量子态空间尺度是1016，目前世界上的存储量是1022)。
第九章是一个持续迭代的项目。
2017年5月，潘建伟院士和他的同事陆朝阳、朱晓波，与浙江大学王浩华教授研究组一起宣布，在去年第一个十光子纠缠操纵的基础上，利用高质量量子点单光子源，建造了世界上第一台50量子位的单光子量子计算机。
在超导系统中，研究团队打破了Google、NASA和UCSB此前报道的9个超导量子比特的操控，将超导量子比特的操控提升到10个，实现了目前世界上最大数量的超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。
2019年8月12日，团队研制出20个超导量子比特的量子芯片，并成功实现了其操控和全局纠缠。
今年9月14日，潘建伟院士向公众透露了光量子计算的最新进展，刚刚完成了50个光子的玻色采样。60位量子计算系统将在今年内实现，将超过谷歌实现的53位量子计算水平。
最后的结果更加乐观。年底终于实现了76量子位计算样机，居世界第一。
然而，需要明确的是，谷歌去年的“梧桐树”是超导量子，而HKUST使用的是光量子平台。两个平台是完全不同的体系，用来衡量的“尺子”也不一样。Sycamore可以通过编程模拟各种任务，而九章则更加专业化，无法直接比较谁更高级。
“霸权”仍在争夺中。
虽然第九章只关注具体问题，但还是有理由站起来为第九章鼓掌，第九章代表了中国在量子计算上的巨大投入和阶段性成果。在光量子方面，中国的科研团队一直处于世界领先地位。
量子计算也被置于高度优先地位。今年10月，中共中央政治局就量子科学技术的研究和应用前景举行了第24次集体学习，习近平在主持学习时发表了讲话。
他指出，近年来，量子技术发展突飞猛进，已经成为新一轮科技革命和产业变革的前沿。加快量子科技发展，对推动高质量发展、维护国家安全具有十分重要的作用。
2017年，潘建伟院士曾表示“量子计算机是可以投入实际使用的，未来世界上会有很多，但不一定每个人都有。”量子计算机投入实际使用后，将能够解决密码分析、天气预报、药物设计、金融分析、石油勘探、人工智能、大数据等领域的难题。
但是，需要明确的是，量子计算机还远没有达到大规模落地的阶段，中国科学技术大学的文章也明确表示“九章为实现未来能够解决具有重大实用价值问题的大规模量子模拟器奠定了技术基础”。
研究量子计算这样的前沿科学，人多钱多是必不可少的因素。能继续投入研究的国家，一只手就能数出来。对于还处于上马阶段的技术
与中国不同的是，在国外，量子计算是科技公司都在争取的新领域。英特尔、谷歌、IBM等科技公司都在竞相投资。谷歌去年的Sycamore是第一个，IBM的量子计算机Q System One也在各大展会上亮相，也通过云端对外开放了计算能力。
同样在今天，在其研究所的开放日上，英特尔宣布了量子计算的新进展，并宣布推出第二代低温控制芯片Horse Ridge II，该芯片支持增强功能和更高集成度。新功能包括操纵和读取量子比特状态的能力，以及多个量子比特纠缠所需的多个量子门的控制能力。
量子计算仍然是未来世界的一把钥匙，由国家科研力量牵头。也希望国内的科技公司能够参与进来，投入资金和人力进行研发，共同推进量子计算的建设。编辑AJX
