12月3日，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等科学家组成的科研团队，利用"九章"量子计算机原型机成功完成了"高斯玻色采样"问题的快速求解。论文于《科学》周刊发布后引起了学术界的轰动，"九章"远超当下经典计算机和其他量子计算机原型的强大算力使得中国一举成为了量子计算机技术新兴国家。而就在论文发表的一天后，美国专家就紧跟着发声要"密切关注保护国防通信不被量子计算机攻击的加密能力"，并将中国的量子计算机技术视为即将在几年内出现的威胁，量子计算机技术的竞争即将拉开帷幕。

"九章"的光路系统原理图

1981年美国阿拉贡国家实验室的物理学家保罗·贝尼奥夫最早提出了量子计算机的基本理论，证明了图灵机的量子力学模型在理论上是可行的，同时期美国物理学家理查德·费曼提出："在任何经典计算机上模拟量子系统都是不可能的，所需的内存和时间会急剧增加，而在量子计算机系统上不会消耗巨量的资源"。当量子计算机的理论方向得到确定之后，人类才正式开启了量子计算的新领域。

"九章"量子计算机实物图

与我们熟知的冯诺依曼架构经典计算机不同，量子计算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计算机，与经典计算机相比两者在工作原理上存在着本质区别。在经典计算机中无论我们输入的信息是汉语、英语还是图片、视频，在中央处理器CPU中都会转换成电路的开和关这两个信号，分别代表1和0，计算机通过对二进制数据的传输、运算、存储才能实现我们使用的各种功能。而量子计算机则是使用原子、离子、光子等粒子，以量子的状态作为计算方式，我们中国的"九章"使用的粒子为光子。

"神威-太湖之光"超级计算机

与经典计算机相比，量子计算机的计算方式在处理大量数据时相比经典计算机有着得天独厚的优势，经典计算机的数字电路中只有1和0两种数据的存在，1个计算机单元单次只能处理1个数据，称为1个比特。

由于微观粒子的态叠加原理，量子计算机每1次运算得到的1个量子比特可以承载远远多于1个比特的数据。打个简单的比方，我们手中拿着一个手电筒，打开表示1，关闭表示0，我们每开关一次手电筒就相当于经典计算机的一次运算，得到了1个比特的数据，从宏观层面上讲我们只能看到手电筒的光亮起或熄灭，因此每次也只能得到一个数据；但从微观层面的量子力学角度看，态叠加原理允许粒子同时处于多种状态，因此微观粒子可以表示一组更多的信息，而非我们从宏观层面看到手电筒亮起表示1或熄灭表示0这么简单。

（光子干涉实物图）

所以量子计算机在处理大量数据的情况下拥有经典计算机无法企及的超高速度，"九章"在室温条件下解算高斯玻色采样问题时处理5000万个样本仅需200秒就可以完成，超级计算机需要花费6亿年；处理100亿个样本"九章"需要10个小时，超级计算机需要1200亿年；"九章"用数据诠释了量子计算机对比经典计算机的优越性，也证明我们中国在量子计算机领域已经成功实现了技术突破。

量子计算机运算流程

革命性的量子计算机使得经典计算机无法实现的事情找到了方向，当今世界上最常用也被公认最安全的2048RSA密码，这样的加密手段已经远远超出超级计算机的运算能力上限，使用超级计算机破解一个2048RSA密码需要80年的时间，但使用量子计算机可能只需要几个小时就能破解号称最安全的密码。如果加密手段的发展速度不能紧跟量子计算机的话，对于拥有先进量子计算机的一方无疑是单向透明，因此美国不惜以94亿美元的巨额年度经费支持量子计算机和针对量子计算机加密手段的发展，未来针对量子计算技术的竞争也会愈发激烈。