“九章三号”背后的光子AI秘密：255个光子创造计算新纪录

“九章三号”背后的光子AI秘密：255个光子创造计算新纪录

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新浪网

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来源

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https://finance.sina.com.cn/roll/2024-12-24/doc-ineaqhun8337701.shtml

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2024年，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队成功研制出“九章三号”光量子计算原型机。这台机器通过255个光子进行高斯玻色取样，其计算能力达到了前所未有的高度，比全球最快的超级计算机快了一亿亿倍。这一突破不仅刷新了世界纪录，也标志着中国在光量子计算领域再次领跑全球。

“九章三号”的成功，离不开光子AI技术的支撑。光子AI是一种利用光子芯片进行计算的人工智能技术，它通过光信号而非电信号处理数据，实现了高速并行运算和低能耗。与传统电子芯片相比，光子芯片具有显著优势：

1. 速度更快：光子的传播速度接近光速，远超电子的传播速度。MIT研究团队开发的光子处理器甚至能在半纳秒内完成深度神经网络的关键计算。

2. 能耗更低：光子计算几乎不产生热量，能效远高于传统电子计算。据测试，光子处理器的能耗仅为传统电子处理器的六分之一。

3. 并行处理能力更强：光子芯片能够同时处理多个光信号，实现真正的并行计算，而传统电子芯片则需要通过复杂的电路设计来模拟并行计算。

光子AI的这些优势，使其在人工智能领域展现出巨大的应用潜力。特别是在深度学习和机器学习任务中，光子处理器展现出了卓越的性能。在训练阶段，研究团队的系统达到了96%以上的准确率，而在推理阶段，准确率也超过了92%。

随着对高性能计算需求的增长，光子AI有望成为解决算力瓶颈的关键技术。目前，该技术已在数据中心、云计算及边缘计算等领域展现出广阔的应用前景。例如，Lightmatter公司推出的Envise光子AI芯片在BERT自然语言模型测试中，速度比NVIDIA A100快5倍；国内企业如光子算数正推进光子芯片在服务器中的实际部署，用于机器学习推理、时间序列分析等任务。

在全球量子计算竞争中，中国与美国形成竞争态势。美国在超导量子路线中，IBM发布的量子计算处理器Condor拥有1121个量子比特；而中国在光量子路线中，“九章三号”可操纵255个光子，是该路线中量子比特数量之最。在量子纠错方面，中美两国也先后突破了量子纠错盈亏平衡点，实现了纠错编码规模与相干时间、错误率等性能指标的正增益。

“九章三号”的成功研制，不仅展示了中国在光量子计算领域的技术实力，也为未来光子AI技术的发展奠定了坚实基础。随着技术的不断进步，光子AI有望在更多领域发挥重要作用，为人类社会带来新的科技革命。