Une équipe de recherche composée de Pan Jianwei, Lu Chaoyang, Zhang Qiang, Liu Naiyue et d'autres de l'Université des sciences et technologies de Chine, en collaboration avec l'Institut de technologie quantique de Jinan, l'Université du Shanxi, l'Université Tsinghua, le Laboratoire d'intelligence artificielle de Shanghai, le Laboratoire de Laoshan, le Centre national de recherche en ingénierie des ordinateurs parallèles et d'autres institutions nationales, a réussi à développer le prototype d'ordinateur quantique programmable « Jiuzhang 4.0 ». Sa puissance de calcul pour des problèmes spécifiques dépasse de loin celle d'El Capitan, le supercalculateur le plus rapide du monde actuellement, établissant ainsi la plus forte « suprématie quantique » au niveau international. Les résultats correspondants ont été publiés le 13 mai 2026 dans la revue scientifique internationale de référence Nature.

« Jiuzhang 4.0 » ne met que 25 microsecondes pour générer un échantillon d'échantillonnage de bosons gaussiens, tandis qu'El Capitan, le supercalculateur le plus rapide du monde, et le meilleur algorithme classique mettraient plus de 10⁴² ans pour accomplir la même tâche, soit un avantage quantique atteignant l'ordre de grandeur de 10⁵⁴. Le professeur Lu Chaoyang de l'Université des sciences et technologies de Chine a déclaré à ce sujet : « Cela signifie que l'échantillon de données le plus complexe généré cette fois par 'Jiuzhang 4.0' ne nécessite que 25 microsecondes, soit moins qu'un clin d'œil. Alors que le supercalculateur le plus puissant actuellement sur Terre aurait besoin de plus de 10 puissance 42 années pour calculer ce résultat. »

L'équipe a développé une source lumineuse à oscillateur paramétrique optique à haute efficacité et un interféromètre à codage hybride spatio-temporel, intégrant 1024 états de lumière comprimée à haute efficacité dans un circuit à 8176 modes codé de manière hybride spatio-temporelle. Pour la première fois, ils ont manipulé et sondé des états quantiques allant jusqu'à 3050 photons, atteignant une efficacité de source lumineuse de 92 % et une efficacité totale du système de 51 %. Cette architecture de codage hybride spatio-temporel permet une extension cubique de la connectivité, permettant au système d'effectuer un échantillonnage dans un espace de Hilbert gigantesque de dimension 1024⁶¹. Par rapport aux 255 photons de la précédente version « Jiuzhang 3.0 », l'échelle de manipulation des photons a été multipliée par plus de 10, dépassant de loin les meilleurs résultats internationaux antérieurs.

La trajectoire itérative de la série « Jiuzhang » illustre clairement l'accélération continue de l'informatique quantique optique en Chine. En 2020, le prototype « Jiuzhang » à 76 photons a réalisé pour la première fois au niveau international la suprématie quantique dans un système optique, avec un ratio d'avantage quantique de 10⁵. En 2021, « Jiuzhang 2.0 », dont le nombre de photons est passé à 113, a permis une programmation de phase, avec un ratio d'avantage quantique atteignant 10¹⁰. En 2023, « Jiuzhang 3.0 » a porté le nombre de photons à 255, et le ratio d'avantage quantique a encore grimpé à 10¹⁶. Parallèlement à la voie de l'informatique quantique optique, la voie supraconductrice progresse également. Le prototype supraconducteur à 56 qubits « Zuchongzhi 2.0 » développé par l'équipe de l'USTC a été déclaré réussi en 2021, et depuis, « Zuchongzhi 3.0 » a continué d'itérer. La Chine est ainsi devenue le seul pays au monde à avoir atteint la « suprématie quantique » sur les deux voies technologiques de l'informatique quantique optique et supraconductrice.

L'échantillonnage de bosons gaussiens n'est pas seulement un modèle important pour démontrer la suprématie quantique, il peut également être utilisé pour générer les codes correcteurs d'erreurs bosoniques et les états de cluster d'intrication quantique à grande échelle nécessaires à l'informatique quantique tolérante aux fautes. La communauté scientifique internationale reconnaît que le développement de l'informatique quantique doit passer par trois étapes : atteindre la suprématie quantique ; développer des simulateurs quantiques capables de manipuler des centaines de qubits ; et développer des ordinateurs quantiques universels programmables. La correction d'erreurs quantiques est un seuil clé vers l'ordinateur quantique universel, et la Chine a franchi fin 2025 une étape décisive en atteignant le seuil où la correction devient de plus en plus efficace.

En 2019, la société américaine Google, en collaboration avec l'Université de Californie, a présenté le processeur supraconducteur à 53 qubits « Sycamore », revendiquant la première réalisation de la suprématie. Par la suite, une équipe conjointe de scientifiques de l'Université des sciences et technologies de Chine et du Laboratoire d'intelligence artificielle de Shanghai a, grâce à des algorithmes classiques innovants, réduit le temps de résolution de la même tâche sur un supercalculateur de dix mille ans à quelques dizaines de secondes, tout en diminuant la consommation d'énergie d'un facteur 15, redéfinissant ainsi les frontières de la « suprématie quantique ». La société canadienne Xanadu, en collaboration avec l'Institut national des normes et de la technologie des États-Unis, a publié en 2022 le processeur « Borealis » à 216 photons, devenant la deuxième équipe au niveau international à réaliser la suprématie quantique dans un système optique.

Lu Chaoyang a déclaré que les résultats de « Jiuzhang 4.0 » représentent un bond en avant majeur dans l'échelle et la complexité des processeurs quantiques optiques à faibles pertes, offrant davantage de possibilités pour la construction d'« états de cluster tridimensionnels à mille milliards de modes quantiques » et du futur « matériel d'informatique quantique optique tolérant aux fautes », consolidant ainsi la position de leader mondial de la Chine dans le domaine de l'informatique quantique optique.