用1024个压缩态光子在8176个模式中进行的高斯玻色采样

大规模、高保真度量子处理器的研发是探索经典计算边界、迈向容错量子计算的关键科学挑战。高斯玻色采样（GBS）不仅是展示量子计算优越性的主流方案，还可生成适用于容错量子计算的玻色子纠错码。然而，传统GBS实验受限于光路规模扩大后严重的光子损耗问题。本研究成功研制出可编程光量子处理器‘九章四号’：它将1024个高效率压缩态光源，集成到一种融合空间与时间编码的8176模式光路中；光源效率达92%，整机系统效率达51%；单次采样最高探测到3050个光子，规模较此前所有实验提升一个数量级。该架构实现了立方级连通性（16³=4096），使采样所对应的希尔伯特空间维度高达约10²⁴⁶¹。研究人员严格比对了当前所有主流经典模拟方法（特别是近期专为应对光子损耗而设计的矩阵乘积态算法MPS），确认实验结果无法被任何现有经典计算机高效模拟。这一突破标志着人类首次在可编程、低损耗的光量子处理器上实现数千光子的精确操控，将实验能力推进至经典计算完全不可行的新领域，并为构建含万亿量子模式（qumode）的三维量子簇态及实用化容错光量子硬件开辟了切实可行的技术路径。