中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等科研人员，联合济南量子技术研究院、山西大学、清华大学等多家单位，成功研制出新一代可编程量子计算原型机“九章四号”。该设备采用1024个量子压缩态输入8176模式的光路架构，首次实现对3050个光子量子态的精确操控与探测。在国际权威学术期刊《自然》发表的论文显示，其求解高斯玻色采样任务的速度较全球最快超级计算机ElCapitan快1054倍，标志着我国在光量子计算领域取得重大突破。
量子计算通过量子叠加与纠缠特性，在特定数学问题上展现出超越经典计算机的潜力。所谓"量子计算优越性"，即指量子计算机在特定任务中超越现有最强超级计算机的能力。这一概念不仅验证了量子力学原理的实用性，更为容错量子计算机研发提供了关键技术积累。中国科研团队通过持续创新，已在该领域建立显著优势。
回顾发展历程，2019年谷歌曾宣布其53比特超导处理器"悬铃木"实现量子优越性，但中国团队随即通过优化经典算法，将相同任务在超算上的运行时间从一万年压缩至数十秒，同时能耗降低15倍，彻底颠覆了谷歌的宣称。2020年，中国科大团队研制出76光子"九章"原型机，首次在光学体系实现量子优越性；次年推出的113光子"九章二号"和56比特超导"祖冲之二号"，使中国成为全球唯一在光量子与超导两条技术路线均达优越性的国家。2023年"九章三号"将光子数提升至255，持续保持国际领先地位。
面对光量子计算中光子损耗制约系统扩展的难题，研究团队开发出高效率光参量振荡器光源与时空混合编码干涉仪。该技术将1024个压缩态光场集成至8176模式线路，实现92%光源效率与51%系统总效率。时空混合编码架构使连接度呈立方级增长，系统可在102461维希尔伯特空间进行采样。这些创新使光子操控能力较此前提升超10倍，为构建大规模量子处理器奠定基础。
基准测试表明，"九章四号"生成单个样本仅需25微秒，而使用ElCapitan超级计算机与最优经典算法完成相同任务需超过1042年。该成果不仅代表低损耗光量子处理器在规模与复杂度上的重大飞跃，更通过生成玻色纠错码与大规模量子纠缠簇态，为容错量子计算研发提供关键支撑。目前国际上仅有加拿大Xanadu公司2022年发布的216光子"北极光"处理器，在光学体系实现量子优越性，中国团队的技术指标已形成显著代差优势。
