200秒完成6億年工作，中國量子計算機「九章」如何碾壓美國和日本的計算機？

中國量子計算機「九章」花200秒能完成的工作，目前世界上最快的超級計算機「富岳」（日本富士通與日本理化學研究所共同開發的超級電腦），要工作6億年。

中國的「九章」面世。

12月4日，中國科學技術大學宣佈潘建偉、陸朝陽等的研究團隊，成功構建76個光子的量子計算機「九章」，根據現有理論，它比日本的「富岳」超級計算機快100萬億倍。

《科學》期刊也在刊登了這一重磅成果。

100萬億，就是1後面跟著足足14個0，這個巨大的數字讓人頭暈目眩。頂級學術期刊《科學》也在今天刊登了這一重磅成果，審稿人們的評價同樣難掩激動：「一個重大成就」、「一個最先進的實驗」。

媒體第一時間，求教「九章」團隊核心成員、2019年「科學探索獎」獲獎人、中科大教授陸朝陽，只想搞清楚一個問題：「九章」，這個得名於中國古代最早數學專著《九章算術》的量子計算原型機，到底有多厲害？

中科大教授陸朝陽。

對「九章」的每一篇報道，都會提到一個詞「量子優越性」。有了「九章」，中國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家，也確立了國際量子計算研究中第一方陣的地位。

什麼是「量子優越性」？陸朝陽這樣告訴我們：「如果量子計算原型機，在某個問題上的計算能力超過了最強的傳統計算機，就證明量子計算在未來有多方超越的可能。」

或者說得再通俗一點。儘管理論勾勒出的美好前景令人神往，但量子計算還需要在現實中證明自己的實力。科學家們選擇了極端複雜的問題來考驗量子計算，讓它在實際應用中「秀出肌肉」。證明「量子優越性」，被認為是量子計算從理論到實踐「里程碑式的轉折點」。

「我行。」這是「九章」給出的答案。如果將樣本擴大到100億個，「九章」只需要10小時，但超級計算機需要1200億年，而地球從誕生至今，只有約46億年。通過「九章」，量子計算的並行計算能力，全面碾壓了傳統計算機。這就是「量子優越性」，因為差距過於誇張，」量子優越性「甚至被稱為「量子霸權」。

「九章」的主要對手，是美國谷歌的量子計算機「懸鈴木」，也可以算一筆賬。

「懸鈴木」選擇解決的問題，大方向也都是量子採樣，「九章」主攻「高斯玻色採樣」，「懸鈴木」選擇「隨機線路採樣」。

懸鈴屠龍 號令天下 九章不出 誰與爭鋒 。中國科學技術大學 圖片

相比「懸鈴木」，「九章」有三大優勢：一是速度更快。雖然算的不是同一個數學問題，但與最快的超算等效比較，「九章」比「懸鈴木」快100億倍。

二是環境適應性。由於採用超導體系，「懸鈴木」必須全程在零下273.12℃（30mK）的超低溫環境下運行，而「九章」除了探測部分需要零下269.12攝氏度的環境外，其他部分可以在室溫下運行。

三是彌補了技術漏洞。「懸鈴木」只有在小樣本的情況下快於超算，「九章」在小樣本和大樣本上均快於超算。

「九章」開發者陸朝陽說，「打個比方，就是谷歌的機器短跑可以跑贏超算，長跑跑不贏；我們的機器短跑和長跑都能跑贏。」

「九章」的輸出態空間（量子糾纏可能出現的狀態）達到了10的30次方，記錄這些狀態，用光世界上左右的內存、硬盤、光盤還不夠，「懸鈴木」的輸出態空間則是10的16次方，兩者相差十幾個數量級。」陸朝陽表示。

值得一提的是，量子計算走到今天，已然展現出了誘人的應用前景。基於「九章號」量子計算原型機的「高斯玻色取樣算法」在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在應用，將是後續發展的重要方向。

50匹馬和一根頭髮絲。

「我們需要50路光子同時通過20多米的光層，每一路都要保持25納米的精度，這相當於你讓50匹馬一起跑過100公里，必須同時到達，每匹馬的誤差，不能超過一根頭髮絲。」陸朝陽對於「九章」實現難度的形容，讓人倒抽一口冷氣。

「從工作想法來說，‘九章’的創新在於以壓縮態作為輸入來源，來做高斯玻色採樣，在具體實現方面，發展了四項關鍵性的技術。」陸朝陽介紹說。證明「量子優越性」不光要能計算，還要能出題，能測量。

「50匹馬和一根頭髮絲的比喻，是在形容我們達到的10的負9次方的鎖相精度，除此之外，我們還提供了國際上唯一一個具備高效率、高全同性、高亮度和大規模擴展能力的量子光源，構建起大規模、全聯通、通過率接近100%的矩陣相位，還能以非常高的效率來探測收集到的單光子，這其中每一項，都是一個很大的挑戰。」陸朝陽進一步解釋。

高品質光子源、高精度鎖相、規模化干涉……一項項創新與突破，讓「九章」後來居上。專用機？通用機？「九章」的強悍實力，讓圍觀群眾很難不隨之聯想，「除了實現‘量子優越性’，只能解決特定問題的‘九章’還有什麼用？」再進一步，就像傳統計算機花了20多年，走過從專用到通用的歷程一樣，我們離通用量子計算機還有多遠？

「很多人對通用量子計算機，有非常強大的執念。」陸朝陽說，「其實我想告訴大家，如果我們能產生一些有實用價值的專用量子計算機，已經有很大的社會和商業價值，比如‘九章’解決的，其實是數學問題，未來可以映射到制藥、材料設計等很多領域，每個問題的解決，可能都是個百億美元級別的產業。」

「九章」相當於76個量子比特，而通用量子計算機可能需要上千萬個量子比特。「過高的期望，隨之會產生大量的泡沫。」陸朝陽介紹說，「對於通用量子計算機，我們普遍認為，還需要15-20年的時間，每一個專用機，都是量子計算前進路上的墊腳石。只有一步一步走，沿途下蛋，才能保證量子計算領域的健康發展，避免‘量子寒冬’的到來。」

毛拍手

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日本首相高市早苗的「台灣有事」論，重創日本旅遊業，據日媒周三（12月3日）最新報導，中國赴日酒店預訂量暴跌逾50%。有日本酒店業界指，以往12月節日假期的房價相對較調，但現多數酒店在定價時都持觀望態度，更擔心中日關係惡化將持續。

據《日經亞洲》指，中日關系惡化對日本旅遊業造成衝擊，近來中國遊客赴日酒店預訂量暴跌逾5成。酒店預訂平台Tripla的數據顯示，11月21日至27日，中國遊客的酒店預訂量較11月6日至12日驟降57%。

《日經亞洲》指，中日關系惡化對日本旅遊業造成衝擊，近來中國遊客赴日酒店預訂量暴跌逾5成。

報導稱，中國遊客對日本旅遊業至關重要。今年1至10月，來自中國內地和香港地區的遊客達1022萬人次，遠超韓國的766萬人次，過去深受中國遊客喜愛的關西地區也因遊客驟減而備受打擊。

大阪酒店訂單取消數量最嚴重。大阪觀光局局長溝畑宏上周四（11月27日）表示，大阪20家酒店表示，截至12月31日中國客的預訂，有50%至70%被取消，「有些酒店幾乎空了，不能掉以輕心」。而中國遊客10月佔大阪外國遊客的24%。

據報道指，關西的內地遊客大減。

但目前酒店價格未明顯下跌。大阪帝國酒店相關人士表示，年底都是節日假期，12月房價仍將相對較高，但現時多數酒店對定價都持觀望態度，擔心中日外交爭端長期化。

在京都，一名魚販表示，中國遊客少了20%至30%，肯定影響店鋪的銷售額。據京都市觀光協會上周五（11月28日）的報告顯示，京都部分旅館已出現中國遊客取消訂單的情況。

該報告指，若中國遊客住宿量像過去韓日外交爭端時那樣減半，11月整體入住率預計將下降4.7個百分點，較去年同期跌3個百分點至84.4%。

目前，北海道旅遊受到的衝擊相對較少。惟《日經亞洲》指，由於中國遊客偏愛在冬季前往北海道，明年2月中國春節假期尚未來臨，潛在影響或擴大。

關西國際機場12月第二個星期，往來中日的冬季航班僅剩348班，較原計劃的525班大幅減少。

但隨著中日關係惡化升級，日本國際機場和郵輪業也遭受重創。據關西國際機場運營商「關西機場株式會社」的數據顯示，12月第二個星期，往來中日的冬季航班僅剩348班，較原計劃的525班大幅減少；而明年1月起，中日之間的航班預計平均減少28%。

此前，航空數據公司Cirium數據顯示，中日之間共有176條定期航線，連接日本20個機場和中國內地36個機場（不包括港澳台地區）。截至11月27日上午，中國航空公司已取消72條航線上的904架次航班，佔原計劃5548班的16%，相當於約15.6萬個座位，較25日取消的268架次大幅增加。另多艘來自中國的郵輪已取消停靠日本港口的計劃。

高市早苗「台灣有事」言論後，引發多方強烈批評。

自11月7日高市早苗在日本國會答辯時發出「台灣有事」或構成日本可行使集體自衛權的「存亡危機事態」言論後，引發多方強烈批評。外交部近期多次表示，日方應當認真對待中方的嚴肅要求，收回錯誤言論，切實把對華承諾體現在實際行動上。11月14日，外交部提醒中國公民近期避免前往日本。

而多個中日交流項目亦已取消；另爵士樂手鈴木良雄、歌手吉田亞紀子、濱崎步等多名日本藝人在華的演出均被取消。

據日本共同社報道，12月1日，日本自民黨前選舉對策委員長、「日中友好議員聯盟」事務局長小淵優子稱，希望年內派代表團訪華。早前，日本經濟團體聯合會會長筒井義信也向中方傳達了希望派團訪問中國的請求。　

12月2日，外交部發言人林劍回應表示，注意到日本國內有很多有識之士對高市的錯誤涉台言論引發的惡劣影響和嚴重後果深感憂慮。中方敦促日方反思糾錯，撤回高市首相的錯誤言論，停止傷害兩國的國民感情，以實際行動體現對華的政治承諾，為中日的正常交流創造必要條件，希望日本的相關團體在日本國內多發揮積極作用。