万众瞩目的“九章四号”来了！中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等，与国内相关单位合作，成功构建了3050光子的可编程光量子计算原型机“九章四号”，再次刷新光量子计算世界纪录。与现有最优经典算法相比，“九章四号”完成一次高斯玻色采样仅需25.6微秒，比目前最快的超级计算机快10000000000000000000000…0000（54个0）倍，已远超当前已知经典算法的模拟能力。相关论文发表在国际顶级学术期刊《自然》上。

（图1：九章四号特写）

九章（济南）量子科技有限公司作为（以下简称“九章量子”）唯一量子计算企业单位，参与了“九章四号”光量子计算原型机的研制，助力我国在光量子计算路线进一步巩固国际领先地位。

（图2：九章量子是参与单位之一）

不可逾越的量子计算优越性

“九章一号”解决的问题是：“量子计算优越性”能否实现？

“九章四号”解决的问题是：“量子计算优越性”能否扩展？

此次实验实现了3050光子的高斯玻色采样，在1024个输入压缩态、8176个输出模式下，希尔伯特空间维度达到10²⁴⁶¹，正式进入经典计算难以模拟的全新规模。

实验结果显示，“九章四号”完成一次高斯玻色采样仅需25.6微秒，而目前世界最快超级计算机El Capitan使用现有最优经典算法完成同等任务需要约10⁴²年，量子计算速度优势达到10⁵⁴倍。

（图3：“九章四号”量子加速相对于经典模拟的估算结果）

在系统架构上，“九章四号”采用可编程时空混合编码方案，由高性能压缩光源、可编程多模干涉网络以及高效率超导纳米线单光子探测系统构成，实现数千时空模式间的大规模量子耦合，并具备良好的可扩展性。

同时，系统整体效率达到51%，有效抑制光子损耗与噪声，成功排除了所有已知经典模型，进一步验证了光量子计算在高斯玻色采样任务上的量子计算优越性。

（图4：“九章四号”由三部分组成：压缩光源、可编程时空混合编码线路、单光子探测与符合计数系统）

从硬件优势走向应用潜力

基于“九章”系列的硬件能力，团队近年来在量子计算应用探索方面持续取得重要进展。

在组合优化与图论问题中，团队利用高斯玻色采样（GBS）完成稠密子图、Max-Haf等问题求解，实现相比经典算法最高1.8亿倍的计算加速[PRL 130, 190601 (2023)]；在量子化学方向，实现LiH、BeH₂等分子基态求解的化学精度计算[PRX Quantum 6, 040357 (2025)]；在量子算法方面，提出“薛定谔-海森堡变分量子算法”（SHVQA），以更浅线路深度实现高精度分子电子结构求解[PRL 131, 060406 (2023)]。

同时，相关研究还拓展至量子计量学与量子机器学习等方向。在量子精密测量中，实现优于NOON态的量子测量精度[PRL 130, 070801 (2023)]；在图像识别任务中，基于8176模式GBS的量子模型在MNIST、Fashion-MNIST等数据集上取得优于经典线性方法的识别效果[arXiv:2506.19707 (2025)]。

面向产业应用，团队已将量子-经典混合算法应用于机场机位分配、港口集装箱调度等复杂优化场景，实现计算效率数百倍至千倍提升，展现出光量子计算在智能优化与复杂系统求解中的应用潜力。

（图5：高斯玻色采样在图像识别中的应用）

结语

从“九章一号”到“九章四号”，中国光量子计算不断刷新世界纪录，不仅意味着我国在量子计算基础研究领域持续走在国际前沿，也标志着光量子计算正从“验证量子优越性”迈向“探索实际应用”的新阶段。

作为“九章四号”研制的重要参与单位之一，九章量子将继续深度参与光量子计算核心技术攻关，推动光量子计算在教育科研、交通与物流优化、人工智能、量子化学等方向的应用探索与产业落地。

未来，九章量子也将持续围绕光量子计算构建“科研平台+行业应用+人才培养”生态体系，助力量子科技从实验室走向真实世界。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10523-6