光量子计算机再达“量子优势”，意义何在？

一种量子计算机可能已经达到了“量子优势”，它完成了一项世界顶尖超级计算机绝对无法完成的任务。专家估计，在一台经典计算机上复现这项计算，所需时间将数万亿倍于宇宙的年龄。但是，这一成对真正实用的量子计算机的发展意味着什么？

这项新纪录的保持者是一台名为“九章4.0”的量子计算机，它使用光子（光的粒子）进行计算。中国科学技术大学的陆朝阳及其同事用它进行了高斯玻色采样，这是一项在光子通过计算机庞大而复杂的镜面和分束器阵列后，对光子样本进行测量的任务。

“九章4.0”大约用了两打（约24）微秒就完成了这项计算。而对于一台经典计算机，可能需要数万亿、数万亿、再数万亿年。这种巨大的性能差距标志着所谓的“量子优势”，即量子设备在某些特定任务上超越所有经典计算机的能力。这是第二次由光子量子计算机（或称为光学量子计算机）在实验室中实现这一里程碑。

这项成就是否意味着我们现在拥有了可以解决现实世界问题（如新药设计或材料模拟）的量子计算机？答案是否定的。专家们强调，实现量子优势与建造一台通用、容错的量子计算机并非同一回事。诸如高斯玻色采样这类证明优势的任务，通常被认为是“玩具”问题，专为展示量子速度优势而设计，但其本身实际用途有限。

真正的挑战在于制造能够纠错的量子计算机，这意味着要将数千个量子比特（量子位）连接在一起，形成所谓的“逻辑量子比特”。目前的量子计算机，包括“九章4.0”，使用的是易出错的“物理量子比特”。将它们组合成更稳健的逻辑量子比特是一项艰巨的工程挑战。此外，光学量子计算机通常被认为在扩展规模方面比基于超导电路或离子阱等其他技术的量子计算机更困难，因为它们需要极其精确地控制大量光子。

尽管如此，这项成就仍然是一个重要的科学里程碑。它展示了量子系统在某些特定问题上无与伦比的计算潜力，并为进一步的研究和发展提供了动力。通往实用量子计算的道路仍然漫长，但每一次“量子优势”的证明，都让我们离那个未来更近了一步。