2026年5月，中国科学技术大学的研究团队带着“九章四号”横空出世，以比全球最快超算还要快10的54次方倍的计算速度，彻底终结了国际科技领域的漫长等待。
当海外巨头还在耗费巨资打造需要冷却到接近绝对零度的超导量子设备时，中国团队却在光量子路线上默默死磕，实现了3050个光子的指数级飞跃。
回顾这起事件，之前外网就有一个核心观点，认为只有海外巨头主导的技术才是不可逾越的天花板，但现实却狠狠打了他们的脸，目前的真实情况是中国不但走通了这条路，还在产业链上完成了生态闭环。
去年12月中旬谷歌发布最新的量子芯片Willow，一出来就引发了巨大轰动。报道显示，Willow是一款有105个量子比特的量子芯片，能用不到5分钟的时间，完成目前最强超算10的25次方年才能完成的计算。
马斯克为之惊叹，不少人直呼人类要起飞了，全球历史走向可能又要发生改变。
人们刚看到新闻的时候只觉得不明觉厉，特别科幻，报道上的字每个都看得懂，但是凑在一起就没看明白，感觉需要很多基础知识才能真正理解这次突破到底是什么、意义是什么、瓶颈又是什么。
这到底是博眼球的营销，还是人们真的迎来了新的计算范式突破？其实这次Willow的发布不是什么突如其来的突破，谷歌早在2012年就创立了量子计算团队。
2019年，谷歌就发布了一台有54个量子比特的量子计算机悬铃木，当时只用200秒就完成了经典计算机需要一万年才能完成的计算任务。
那次成果也被看作是第一次证明了量子霸权，也就是说在某些特定问题上，量子计算的速度远远快于经典计算机。
除了谷歌之外，IBM、微软、亚马逊等科技大厂，也都在量子计算领域布局很久了，有不少研究成果。
人们对量子力学多多少少都有点耳闻，但对它作为计算工具的属性，可能就相对陌生了。
刚看到Willow的新闻时，很多人都有同样的疑问，为此专门采访了现居纽约的理论物理博士、谷歌软件工程师赵志晨，他之前的研究方向是弦论、超对称、超引力和黑洞，对量子计算领域有非常深的了解。
赵志晨说，人们对这次Willow芯片的新闻有不少误解，根源其实是人们对计算和计算机的概念理解有局限。
现在人们聊计算机，基本已经等同于图灵机，或者说经典二进制机器，但计算其实是个远超出这个框架的概念。比如说人脑，就是个庞大的计算机，是非常复杂的生物系统，本质上也属于计算机的一种。
当系统本身具备新的性质和能力时，人们就要对应设计适配的计算系统。计算机的本质，是执行计算的物理系统，任何能够按照一定规则操作、得出答案的物理系统，都可以被视作计算机，形式可以非常多样。
举个熟悉的例子，日本动漫里经常出现的鲤鱼旗，其实也可以算一种计算机。鲤鱼旗的尾巴就是输出端，尾巴翘得越高说明风速越快，尾巴偏转的方向就是风吹来的方向，完全没有延迟。
这种计算利用的是鲤鱼旗本身的物理性质，不需要做任何形式的转换就能读出结果，但它偏科也很严重，除了测风向风速，没有其他实际用途。
把时间线拉长来看，曾经外媒信誓旦旦地认为这就是突破，但全世界都没想到中国居然弯道超车。
人们平常用的经典计算机，也就是数字计算机，是用比特来运算的，比特要么是0要么是1，以这种0和1的状态来编码计算。
和鲤鱼旗一样，经典计算机在某些任务上非常擅长，比如加减乘除，或者用导航软件找两点之间的最短路线，都能很快给出答案。
但它也有很多不擅长的事情，运行起来会特别缓慢。
简单总结就是，计算机可以有很多不同的形式，不同的计算系统根据自身特性，都有擅长和不擅长解决的问题，人们要根据这些特性构建适合的计算框架，发挥它的长处。
聊量子计算，得先跳出传统二进制的计算框架思考，量子系统有自己独特的特性，人们要基于这些特性构建适合它的计算系统。
量子系统作为计算工具的基础是量子力学，它和经典力学最大的区别，就是所谓的波粒二象性。从数学上表述，经典物理态处于一个特定的位置，观察一个物体的位置，它在哪里就是一个固定值，不可能一会在这一会在那。
但量子态不是确定的位置，是叠加态，可以同时处于不同的位置。如果用位置去观测它，量子态可以描述为不同本真态的叠加。打个比方，经典力学世界里，一枚硬币要么朝上要么朝下，就像经典计算系统里的一个比特要么是0要么是1。
但在量子力学的世界里，一枚硬币可以处于朝上和朝下的叠加态，就像在空中不停旋转。还有一个非常重要的概念叫观测：当人去观测一个系统的时候，系统会以一定的概率坍缩到其中一个固定的态。
对一只猫来说，如果它处于一半活一半死的叠加态，观测它的时候，会分别有50%的概率坍缩到完全活或者完全死的状态，这个过程是不可逆的。
现实世界里，这只猫要么是死的，要么是活的，状态要么是0要么是1。但是放到量子系统里，如果是量子比特也就是qbit的话，它会处于0和1的叠加态。可能是50%概率是0、50%概率是1，也可能是10%概率是0、90%概率是1。
因为突破了底层局限，中国宣布的好消息才如此震撼，全世界都没想到叠加潜力被如此驾驭。
假如桌子上有三个硬币，也就是三个经典比特，它们要么朝上要么朝下，一共只有8种可能的组合，比如000、001或者111，以此类推。传统计算机里，存储的信息只可能是这8种可能性的其中一种。
但在量子系统里，量子比特存储的信息要丰富得多。经典三比特系统只能存8种可能性里的一种，相当于存储的信息可能性是8。如果是三个量子比特，就能存储8个可能性的组合，也就是a1乘以000、a2乘以001，一直到a8乘以111。
一个三量子比特系统是8个可能态的叠加，需要用8个连续的量来描述，它可以同时位于8个不同的分量上。如果把经典比特看作一个开关，量子比特就像一个旋钮，因为是叠加态，它携带的信息密度比经典比特大很多。
对叠加态进行计算的时候，经典系统里计算三比特的量，函数只会作用在8种可能性的其中一种上算结果。用同样的函数，通过量子方法作用在三量子比特的态上，会同时作用于8个可能的态。也就是说运算过程中，直接在物理层面实现了并行计算。
一次运算作用在8个态的叠加态上，会同时对每一个态进行运算，得到8个叠加态的同时结果，这就是量子计算高效运作的基础。
想象老鼠走迷宫的游戏。如果是经典计算机，老鼠每次都要从头找路，发现一条路走不通就要回到原点重走，直到找到正确出口。
如果是量子计算机，老鼠不需要每次重头来，而是同时把所有路都走一遍，挑出能通向出口的那一条，大大缩短了计算时间。老鼠一次走完所有路，直接找到唯一走得通的那条，问题就解决了。
量子系统语境下，一次量子计算对所有8个态同时计算之后，就能同时获得8个结果。通常说的并行计算，比如GPU的多线程，其实只是在时间上压缩，计算量并没有减少。
量子系统不一样，对一个态的计算和对所有8个态的计算，物理层面的计算量是一样的，本质是从物理基础层面实现了高效的并行计算。
仅仅利用量子系统本身的特性，就能天然实现并行计算，把计算机的算力提到了一个新的维度。虽然老鼠走迷宫的例子能很形象地比喻量子计算的优势，但其实不太准确，因为它忽视了量子计算本身一个非常重要的限制，这也是很多人对量子计算的误解。
旧剧本已经被彻底改写。从最初的几百个光子亮相到如今“九章四号”惊艳全球，中国团队用一次次的真机迭代粉碎了外界的悲观预判。
全世界都没想到中国居然弯道超车，不仅掌握了核心算力，更在合肥建成了最密集的产业生态圈。
这不仅是一个惊艳时代的“好消息”，更是中国科技不再亦步亦趋、真正成为技术规则制定者的历史性里程碑。
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