事业单位公共基础知识：关于我国光量子计算原型机“九章”的考点梳理

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关于我国光量子计算原型机“九章”的考点梳理

“九章”是中国科学技术大学潘建伟院士领衔的陆朝阳教授课题组与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作自主研发的光量子计算原型机。

一、系统原理

图片：“九章”量子计算原型机光路系统原理图

左上方激光系统产生高峰值功率的飞秒脉冲，左方25个量子光源通过参量下转换过程产生50路单模压缩态，输入到右方100模式光量子干涉网络，最后利用100个高效率超导纳米线单光子探测器对干涉仪输出的光量子态进行探测。(制图：陆朝阳，彭礼超)

量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面(如密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等)相比经典计算机实现指数级别的加速。

二、名称来源

量子计算原型机“九章”命名为“九章”是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。《九章算术》是中国古代数学专著，西汉时有《算术》而不称《九章》，《九章算术》之名或始于东汉，约于公元一世纪后期确定。三国时期刘徽作注，唐代李淳风校注形成通行本。

该书系统总结了战国、秦、汉时期的数学成就。不仅最早提到分数问题，记录了盈不足等问题，并在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。全书内容涉及算术、代数、几何等诸多领域，并与实际生活紧密关联，是当时世界上最先进的应用数学。它是经过很多人长时间修改删补，才逐渐形成定本。它的出现标志着中国古代数学形成了完整的体系，并为世界数学体系的发展做出了贡献。

全书分方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股九章，收录246道应用题，涵盖面积计算、比例分配、方程求解等内容。书中提出的负数概念、联立一次方程解法等成就比印度早800年，比欧洲早1000余年。采用问题集形式结合术文明确定义数学概念，建立了盈不足、方程等数学模型。

三、发展历程

“九章”：2020年，“九章”求解了最高达76光子的高斯玻色采样问题，求解速度超越经典超级计算机，在国际上首次实现基于光学体系的量子计算优越性，使得中国成为全球第二个(第一个为2019年美国谷歌公司研发的“悬铃木”超导量子计算处理器)实现“量子优越性”(国外称“量子霸权”)的国家。2020年的“九章”实现了76个光子的操纵，是在2015年国家自然科学一等奖(8光子)之后的一个实质性飞跃。

“九章二号”：2021年10月，该团队发展了量子光源受激放大的理论和实验方法，构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，并实现了相位可编程功能，完成了对用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。这一成果再次刷新了国际上光量子操纵的技术水平，进一步提供了量子计算加速的实验证据。

“九章三号”：2023年10月，该团队成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。科研人员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，提升了光子操纵水平和量子计算复杂度。根据公开正式发表的最优经典精确采样算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍。“九章三号”在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度的样本，需要当前最强的超级计算机“前沿”(Frontier)花费超过二百亿年的时间。

“九章四号”：2026年5月13日消息，中国科学技术大学潘建伟院士领衔的科研团队联合国内多家科研机构、大学，成功研制出可编程量子计算原型机“九章四号”。“九章四号”是1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机，是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。其针对特定问题的算力远超当前全球最快超级计算机El Capitan，成功建立了国际上最强的“量子计算优越性”。

四、重要意义

这一成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位。基于“九章”的“高斯玻色取样”算法，未来将在图论、机器学习、量子化学等领域具有重要的潜在应用价值。

【例】2026年5月13日消息，中国科学技术大学潘建伟院士领衔的科研团队联合国内多家科研机构、大学，成功研制出可编程量子计算原型机“九章四号”。关于“九章四号”，下列说法错误的是：

A.针对特定问题的算力远超当前全球最快超级计算机El Capitan

B.成功建立了国际上最强的“量子计算优越性”

C.是1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机

D.是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的化学装置

【答案】D

【解析】第一步，本题考查最新科技成就并选错误项。

第二步，2026年5月13日消息，中国科学技术大学潘建伟院士领衔的科研团队联合国内多家科研机构、大学，成功研制出可编程量子计算原型机“九章四号”。

AB项：“九章四号”针对特定问题的算力远超当前全球最快超级计算机El Capitan，成功建立了国际上最强的“量子计算优”。AB项正确。

CD项：“九章四号”是1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机，是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。A项正确。D项应该是“物理装置”，而不是“化学装置”。D项错误。

本题是选非题，因此，选择D选项。

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