「九章」繼「懸鈴木」之後超越問世：
2020年12月4日中國科學技術大學宣布成功構建76個光子（Photons）的量子計算機（Quantum Computer, 或稱量子電腦，以下皆簡稱Q/C）原型「九章，藉由漢朝時期數學書籍之名」，使中國成為全球第二個實現量子超越性（Quantum Supremacy, 或稱量子霸權）的國家，由科技大學潘建偉（維也納大學博士、中科院數學物理院士、中科技大常務副校長）和陸朝陽（劍橋大學物理博士、中科技大學教授、專長多光子糾纏）帶領的團隊歷時20餘年的努力而有成，在面對「高斯玻色採樣，Gaussian Bose Sampling」算法時只需要200秒就能迅速解決，較之目前世界上最快的超級電腦要快100萬億倍，若根據等效換算，比美國Google在2019年推出的53個超導Qubits（量子位元）Q/C「懸鈴木，Sycamore」還要快100億倍，彌補了懸鈴木依賴樣本數量技術的漏洞，Google 需要在 -273ﾟC的條件下讓超導線圈產生量子Qubits，而九章所實現的Q/C實驗，大部分的過程都只需要在常溫下進行，可以說在一些方面超越了懸鈴木，在量子領域一時超越先導於國際。
高斯玻色採樣是一種非常複雜的取樣計算，也是國際上公認可以用作衡量Q/C能力的推算法，因為Q/C的計算難度呈指數型增長，因此一旦要採樣的數據過多時，就很容易逾越超級計算機的能力上限，惟利用高斯玻色採樣法測算Q/C能力則大為容易。
Q/C 的許多運用方向：
Q/C的優越計算能力不僅僅是用來計算數學問題，根據其原理，通過特定的計算法，能夠對許多關係國家乃至人類發展的問題呈現指數型加速，舉例如下:
＊天氣預報：利用Q/C 在同一時間內對所有信息進行分析且得出結果，就可知道天氣變化的精確走向，Q/C可以幫助建立更優良的氣象模型，及更深入的了解人類如何影響環境，以確定能採取哪些措施去預防災害的發生，減少經濟損失。
＊藥物研製：Q/C 能夠描繪出萬億計數的分子組成，並自動選擇其中最有效的方法，極大的提高發明新型藥物的速度，並且能夠更個性化對藥物進行分析。
＊交通調度：Q/C 可以根據現有的交通狀況預測下一時刻及未來的狀況，完成深度分析，進行交通調度。如果計畫公路旅行，期間要在10個不同的地方停留，一般電腦需要單獨計算所有可能路線的距離，才能篩選出最佳路線，而Q/C可以多線疊加，因之能夠不同時的計算所有路線的里程。
＊保密通訊：因為量子不可克隆（複製，Clone）的原理，用戶所在網路上關於搜索、 支付等私密訊息都不會獲得保存備份，若Q/C在市場上真的普及之後，就是為用戶送上一個閱後即焚、搜後即刪、傳後即滅的完美保密通訊。
＊農業發展：可以研究光合作用的究竟，那麼太陽能的利用可以從現有的10%提高到20～30%，使農業呈跳躍式成長。
＊軍事應用：相較普通電腦或人類，Q/C可以更高效且快速的篩選大量數據，並在可用的相關信息內，做進一步數據分析，去掉那些用途細微的信息，加強主導信息的延展分析，而且具有不可克隆的自身優越，也可以在衛星通訊上有一個良好的軍事機密保障。
其他如大數據分析、材料設計、人工智慧、化學方程式模擬、投資組合平衡優化、風險性分析、密碼破解或無人駕駛汽車傳感器處理的速度…等，各方向都可能利用量子技術，使反應更加快、性能更優越，應用範圍更擴大、精確度更提高乃至起到突破性作用，創造極大的經濟價值，Q/C 是下一個科技的拐點 (Inflection Point, 反曲點)，其研究被認為是當今世界科技最前線的話語，是所有國家競爭擠入第四次工業革命的最前沿，目前僅有美、中在此領域獲得某些破解，Q/C還處於萌芽期而已，尚有艱難萬里程待跋涉前行。
量子通訊實驗衛星「墨子號」：
發表於《自然》期刊2020年6月15日的一篇論文《基於糾纏的1120公里安全量子加密》，受到雜誌評審人員的讚賞，作者之一為潘建偉（九章Q/C首席學者）及其團隊，其他作者包括 Artur Ekert（牛津大學量子物理及密碼學教授）、中科院上海技術物理研究所王建宇（上技所博士、中科院士、專長光電技術和系統）團隊、微小衛星創新研究院、光電技術研究所等相關團隊。這是關於兩個相距遙遠的地面站之間，成功實現基於糾纏的量子密鑰分發，即使衛星被他方控制的情況下，通過物理原理，依然能實現安全量子通訊的見證報導。
2016年8月16日，迄今世界惟一的量子科學實驗衛星「墨子號 (取名自中國古代科學家墨子，他最早提出了光線沿直線進行的觀點，且進行了小孔成像實驗，他還提出某種義意的粒子論)」升空，其目的在避免長距離傳輸的資訊洩漏，達成覆蓋全球的量子保密通訊。2018年1月在自由空間信道，中國和奧地利兩地相距7600公里，利用墨子號實現了洲際量子密鑰 (加密和解密的鑰匙) 分發，但如果衛星被他方竊持時，就存在訊息洩漏的風險。為了量子長距通訊保密技術的再突破，試驗時研究人員在中國兩個站點相距長達1120公里，若以地面中繼器或量子糾纏的方法施作，將有光子耗損過快使衛星遭致他方控制的危險；或效率低、錯誤率高、不足以支持量子密鑰分發的結果，都不可行，取代的方法是設立接受量子信號望遠鏡，當墨子號經過站台時，於兩個站台的望遠鏡就建立光鏈路，以每秒2對量子的速度，在2個站台之間建立量子糾纏，進而成功的產生密鑰，在技術上還可以將量子衛星和地面接收系統小型化，以減少重量與空間的負荷。
Q/C 是甚麼？
作者對Q/C只是一個略識皮毛的門外漢，但由於它已成為高新科技的顯學，且世界上真正知道的專家也不多，作者以工程專業的藉口，謹推介如下: 請打開你的YouTube，查看「二次量子科技革命━量子電腦霸權已經降臨？」，由台大物理系張慶瑞教授所做的科普演講，時間長達1h : 46m，或可略知梗概，這些研發較偏向於IBM、Google、Intel、Microsoft 的Qubits量子框架，而中國科學技術大學團隊構建的九章則較著重在Photons量子格局。本文中的一些用語，如量子重疊、量子糾纏… 在張教授的經典演說中都有所解釋。
任何科技的領域都不可能是一蹴而就的，早在2017年時，潘建偉、陸朝陽的團隊首次構建出世界第一台單光子Q/C，而到了2019年才實現了輸入20個光子， 探測14個光子的量子計算，那個時候國際上還在做3到4個光子的探測。在關於九章的實驗論文發表於國際學術期刊《科學》上之後，各國學者紛紛進行評價， 麻省理工學院教授Dirk Englund (史丹福大學應用物理博士，哈佛大學博士後，專長在半導體和光學系統的量子技術) 稱讚: 這是劃時代的成果，是一個不可思議的奇蹟！潘建偉表達了九章面臨的難度，需保證光子源只能一次放出一個光子，而且讓每一個光子都必須相同，同時精度要在10的負9次方以內，這等於在100公里遠的距離進行傳輸，所產生的誤差不能超過一根髮絲的直徑，可以想見實現76個光子的九章Q/C原型該有多艱困。
漫談量子論與電腦的關聯：
量子力學 (Quantum Mechanics, 或稱量子論，以下皆簡稱Q/M)，對一般人類來說，仍然是一個大黑箱，目前Q/M很多的詮釋，都是對黑箱所呈現出來的規律做一些「說得通」的詮釋，所以說每一種Q/M的詮釋都有各自的缺陷。量子的概念最早由德國物理學家普朗克提出，1900年他在研究「黑體輻射」時，提出一個假說: 能量的傳輸不是連續的，而是「一份一份」的，他將這一份一份的能量稱為「能量子，Energy Quantum」，也被人們稱為量子。在經典物理學中，一直認為能量的傳輸是連續的，不存在最小單位，由於普朗克的假說太過叛逆，顛覆了整個物理學，所以在此後的10幾年，普朗克一直試圖尋找各種方法來解釋輻射能量的不連續現象，但最終無法完美論證。1905年愛因斯坦在普朗克研究的基礎上，認為光的傳播是一份一份的，並給出了極充分的數學演算，證明了所謂的光量子 (Quantum of light)。在此之前，光作為一種波，已廣為人們所接受，而在新的理論面前，光的波動說與粒子說論爭，以「光具有波、粒二象性」的結論落下帷幕，而後人們發現不僅是光和能量存在這種量子性，包括電子等其它微粒子也存在這種量子性。
Q/M到底有甚麼功用呢？其實人們每天都離不開的電腦或手機，其出現就要拜Q/M之賜，正是受益於Q/M基礎研究的領域獲得突破，史丹福大學的研究學者Eugene Wigner 和他的學生才能在1930年發現半導體的性質━可同時作為導體和絕緣體而存在，在晶體管上加電壓能夠實現「門」的開關功能，從而控制管中電流的導通或阻斷，利用這個原理，便能做成信息編碼，用來編寫一種1或0的語言來操作它們，可以說整個半導體產業，基本都是從Q/M基礎上才獲得構建的，展望未來，如果通用Q/C可以研發到廣泛的應用時，那麼整個社會和人類都會受到很大的影響。
＊作者為工程專業經理人
