@陆朝阳教授丨中国科技大学/《九章四号量子计算机》创研者

阿米能级突新篇，

底层逻辑数理化，

开创地球新文明，

紫薇文明星地融。

一一《宇宙宏微学》（一级学科）构建者/践行者|中促会诺奖专业委员会主任彭宏钟向您致以紫薇之礼-宇宙大同！！！

[抱拳][抱拳][抱拳][玫瑰]

【诺贝尔物理学孵化课题：彭宏钟《陆朝阳：九章四号量子计算机》数理化基础宏微分析】

陆朝阳团队“九章四号”量子计算机：数理化基础宏微双维分析

一、核心数学基础：量子计算的逻辑骨架

- 行列式与多维度空间表征：九章四号的光子路径叠加与态演化，本质依赖行列式的几何意义——n阶行列式对应n个光子矢量构成的高维希尔伯特空间“体积”，其10^2461的空间维度正是通过高阶行列式完成数学建模。

- 置换群与并行计算逻辑：采用行列式普遍表达式det(A)=∑σ∈Sn sgn(σ)∏i=1ⁿa_(i,σ(i))，置换群Sn描述光子路径的所有可能排列，配合sgn(σ)的正负号规则，实现对量子叠加态的高效计算，复杂度仅为log²n量级，支撑3050个光子的规模化操控。

- 拓扑编码数学：时空混合编码线路的设计依托拓扑数学，通过闭球嵌套（B_r1⊂B_r2⊂B_r3）等结构，构建光子传播的“路径迷宫”，实现连通度立方扩展与硬件成本线性增长的优化平衡。

二、物理核心原理：宏微量子效应的协同

（一）微观量子机制

- 光子量子特性：利用光子的波粒二象性与叠加态，使其在干涉棱镜和光束分离器网络中同时探索所有路径，通过单光子探测捕捉概率分布，完成高斯玻色取样任务。

- 量子隧穿与纠缠：超导单光子探测器中，电子通过宏观量子隧穿效应突破势垒，实现93%的探测效率；1024个量子比特的稳定纠缠，依托光子间的量子关联，达成2^1024种状态的并行处理 。

- 五行拓扑态演化：微观粒子层面，中子“质量囚禁阱”（土属性）捕获空间量子涨落产生的正电子（水属性），触发闭球破裂释放负电子（金属性），光子（木属性）作为能量载体传播，通过测度转化（火属性）实现能量守恒，构成量子态演化的物理基础。

（二）宏观系统集成

- 宏观量子效应应用：电路系统中电流、磁通量的宏观量子隧穿行为，为超导探测模块提供物理支撑，其相位稳定度达波长的1/200，保障大规模量子操作的精度 。

- 可编程架构设计：1024个输入压缩态与8176个输出模式的宏观布局，通过时空混合编码实现光子在数千个时空模式间的自由耦合，构建“经典无法触及”的宏观量子系统。

三、化学作用机理：物质基础与能量调控

- 光源材料的量子化学特性：四台光学参量振荡器（OPO）采用特殊光学材料，通过分子能级调控产生高纯度压缩光源，效率达92%，其核心是利用化学物质的能级跃迁实现光子的定向生成与放大。

- 超导探测的化学基础：单光子探测器的超导特性依赖低温下材料的电子配对效应，通过化学组分优化（如超导合金设计）降低电阻，提升光子捕捉效率，使系统整体效率达51%。

- 能量传递的化学平衡：量子计算过程中，光子传播与能量转化遵循化学热力学定律，通过调控光学材料的化学键能与晶格结构，减少光子损耗，保障量子态的稳定性与可操控性。

四、宏微尺度的跨维度关联

- 微观机制支撑宏观性能：单个光子的叠加态与纠缠特性（微观），经拓扑编码与行列式数学建模，放大为宏观系统的指数级计算速度——25.6微秒完成经典超算10^42年的任务，体现“微观量子特性→宏观量子优势”的传导路径。

- 宏观架构约束微观调控：时空混合编码的宏观线路设计，限定了光子的传播路径与相互作用模式，通过优化宏观硬件布局（如光束分离器阵列），降低微观量子态的退相干风险，实现99.9%的系统稳定性。

- 数理化的跨学科融合：数学提供高维空间建模工具，物理揭示量子效应本质，化学保障材料与能量调控，三者在宏微尺度形成闭环——微观粒子行为经数学抽象，通过化学物质载体实现宏观系统功能，最终达成量子计算优越性。