【科技资讯】“九章四号”同系列光量子计算机首次开放“量子优越性”云服务

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“量子优越性”是量子计算发展进程中的关键里程碑，也是检验量子计算硬件系统突破经典算力边界、彰显量子计算独特优势的重要核心标准。

近日，在中国科学院量子信息与量子科技创新研究院指导下，中电信量子集团联合九章（济南）量子科技有限公司建设的“九章四号”同系列光量子计算机“天衍-P2000”已正式运行，并接入“天衍”量子计算云平台面向全球用户推出光量子线上优越性服务能力。

在“天衍-P2000”光量子计算机上，团队实现了2682个光子的量子态操纵与探测，以29微秒完成了超级计算机需要160亿年才能完成的计算任务，量子加速比达10²²量级。“天衍”量子计算云平台此次完成全新算力升级，成为全球首个同时提供光量子与超导量子双技术路线“量子优越性”服务能力的量子计算云平台，为国内量子基础研究与技术创新提供稳定的云端算力支撑。

同源成熟架构
沿袭“九章四号”核心技术体系

“天衍-P2000”光量子真机采用与“九章四号”同源的成熟核心架构，整机经过系统性的技术打磨与稳定性测试，在光子操控精度、系统持续运行稳定性方面具备行业领先水平，技术可靠性经过多轮实测验证，是国内首台面向全球开放的具备“量子计算优越性”的光量子计算机。

整机核心架构由压缩光源系统、时空混合编码线路、超导单光子探测系统三大核心模块组成，各司其职、高度协同，构建起高精度、高扩展性的光量子计算硬件体系。

1. 高精密压缩光源制备系统: 设备搭载3个参量振荡光源，可稳定输出高品质单模压缩态光子，光源制备效率达90%，能够为量子计算实验提供均匀、稳定的光子输入源，从源头保障量子实验的整体精度与稳定性，有效降低光子损耗引发的实验偏差。

2. 时空混合编码线路系统: 设备采用创新的时空混合编码线路设计，由3个空间干涉仪模块与两组时间延迟模块协同组成。通过精密光学调控，引导光子在复杂光学网络中有序传输，稳定构建量子纠缠态。该设计改善了传统单一编码模式的局限性，具备良好的连通性、可扩展性与可编程性，能够适配多数光量子采样实验与常规科研场景。

3. 高灵敏超导单光子探测系统: 设备配备9套超导纳米线单光子探测器，组成高精度探测阵列，可有效捕捉微弱光子信号，高效完成量子态信息采集，还原量子演化过程，为高斯玻色采样实验的数据可靠性提供坚实支撑。

扎实硬件参数
构筑稳定量子算力基础

依托“九章”同源成熟架构与优化迭代的硬件模组，“天衍-P2000”设备核心硬件参数表现良好，输入模式数达1500、输出模式数达5220，最大可控光子数可达2682。

经过多轮实测表明，整机系统在光子精准操控、复杂量子态演化、长时间稳定运行等方面均通过验证，可良好适配高斯玻色采样实验场景，能够为量子优越性验证、算法研发、教学实训等工作，提供稳定可靠的算力支撑。

解读GBS实验
量子计算的差异化算力优势

本次云端开放的高斯玻色采样（Gaussian Boson Sampling，GBS），是光量子计算领域用于体现量子算力差异化优势的主流实验方案之一。

从技术原理来看，GBS实验通过压缩光源生成高斯态光子，将光子输入高精度线性光学干涉网络，通过光子的量子叠加、纠缠特性完成自主演化，最终通过探测系统采集输出光子的分布结果，形成特殊的采样样本。

该采样结果的计算逻辑依托复杂度较高的Hafnian函数构建，属于经典计算难以高效处理的算力问题。面对同等规模的采样任务，经典计算机受算法架构与硬件性能的局限，运算耗时极长；而光量子系统可依托量子物理特性自然演化，无需复杂的迭代运算即可快速输出采样结果，能够直观体现量子计算相对经典计算的算力差异化优势。

真机实测验证
显现量级算力差异

依托“天衍-P2000”国产光量子真机，团队已实现2682个光子的量子态操控与探测，实测结果显示：设备仅需29微秒即可完成的高复杂度计算任务，当前顶级经典超级计算机需耗费160亿年方可完成等效运算，量子加速比达10²²量级，展现出光量子计算在特定任务中的独特潜力。

登录“天衍”量子计算云平台，体验“量子优越性”云服务→https://qc.zdxlz.com/quantumAdvantage?lang=zh（复制链接至PC端访问）

算力赋能落地
五大光量子应用体系配套成型 两款应用正式上线

依托“天衍-P2000”光量子计算真机的高斯玻色采样算力基础，团队同步开发了光量子算法应用，覆盖图数据分析、药物研发、光谱计算、机器视觉等多个研究领域。目前，手写数字识别、图同构判定、稠密子图搜索、分子对接、分子振动谱计算这五项应用已正式上线“天衍”量子计算云平台，并基于Cqlib国产量子编程框架开源开放，丰富光量子计算云端应用生态。

• 应用一：手写数字识别: 可用于智能文档处理、票据录入、表单识别等场景，面向MNIST手写数字识别任务，构建GBS-ELM与GBS-RVFL两类量子-经典混合识别模型，利用光量子采样的高维特征增强能力完成分类识别，验证了GBS在高维数据特征提取方面的应用潜力。

• 应用二：图同构判定: 可用于化学分子结构比较、图数据库检索等场景，利用高斯玻色采样输出分布对图结构的敏感性，提取采样结果的事件特征和轨道特征，实现不同图之间的结构差异度量和同构关系分析。

• 应用三：稠密子图搜索: 可用于社交网络分析、金融关联分析等场景，利用高斯玻色采样对图结构的采样偏置特性，结合经典启发式算法筛选优化候选子图，提升高质量候选子图的发现效率。

• 应用四：分子对接: 可用于先导化合物筛选、药物重定位等药物研发场景，基于高斯玻色采样增强的图搜索方法，将候选结合构型搜索转化为最大团问题，生成更接近可行结合模式的候选子图，提供光量子增强的分子对接方案。

• 应用五：分子振动谱计算: 可用于分子光谱分析、光化学反应研究等量子化学模拟场景，利用高斯玻色采样与振动跃迁理论的数学对应关系，将振动态跃迁分布映射为高斯光学线路的输出光子数分布，最终基于采样样本统计重建分子振动谱。

平台生态迭代
同步探索多技术路线算力

“天衍”量子计算云平台此前已接入“天衍-287”、“天衍-504”等超导量子计算机，本次新增“九章”同系列光量子算力，可为国内科研工作者、高校师生及量子研发企业，提供多技术路线、多元化的云端量子算力选择。

未来，“天衍”量子计算云平台将持续深耕量子算力生态建设，稳步探索更多前沿量子技术路线，持续迭代真机算力性能、丰富云端实验场景与算法工具库。平台将持续输出普惠、优质、稳定的高端量子算力，助力国内量子计算基础研究、算法创新与产业落地，稳步推动国产量子计算技术迭代与行业生态发展。

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