祖沖之先生，你知道今天是什么日子嗎？

3月14日，數字看上去有些眼熟。莫非，……

您想得沒錯！今天是國際數學日（International Mathematics Day），也叫圓周率日（Pi Day），是為了紀念圓周率而創立的。

原來如此，我觀這“祖沖之三號”冠我之名，不知它能算出圓周率嗎？

別慌，您接著往下看喵。

什么是π？

圓周率是數學常數，等于任意圓周長與直徑之比。圓周率常用符號π（pi）表示，因為希臘文中“周圍”一詞的開頭字母是π。

▲圓周率的數學含義（來源：https://www.piday.org/）

求算π的值是數學上一個耐人尋味的問題，許多數學家為求算π的值花費了多年的精力。公元5世紀，中國數學家祖沖之用幾何方法將圓周率計算到小數點后7位。大約同時，印度數學家也將圓周率計算到小數點后5位。史上首條π的精確無窮級數公式（即π的萊布尼茨公式）直到約1000年后才由印度數學家發現。

微積分出現后，π的位數很快計到數百位。在20和21世紀，計算機技術快速發展，π的計算精度急速提高。如今，計算π的值主要都為打破記錄、測試超級計算機的計算能力和高精度乘法算法。

▲圓周率數值的形象表述（來源：wikipedia）

2025年國際數學日

2025年國際數學日（π日）的主題是“數學、藝術與創意（Mathematics, Art, and Creativity）”，今年國際數學日的海報基于彭羅斯密鋪（Penrose tiling）設計[1]。

▲2025年國際數學日海報（來源：）

未解之謎：祖沖之是如何算出圓周率的？

祖沖之 (429—500 年)，字文遠，范陽郡遒縣 (今河北省保定市淶水縣) 人，是我國南北朝時期著名數學家、天文學家。

▲祖沖之

祖沖之在圓周率上有兩大貢獻，他不僅求得了圓周率的七位小數的精確值，即3.1415926 < π <3.1415927，同時，他所提出的圓周率的密率355/113，用于表示π 的近似值，這比荷蘭工程師安托尼茲早了1000年。1913 年，日本數學家三上義夫建議，把原來以安托尼茲命名的圓周率的密率，改為“祖率”，以紀念祖沖之。

為了紀念祖沖之的成就，在月球背面，有一座環形山被命名為“祖沖之山”。

▲阿波羅16號拍攝的祖沖之環形山東向斜視圖（來源：wikipedia）

祖沖之究竟是怎樣計算出圓周率 π 值的？對于這個問題，科學家們直到如今仍沒有一個確定的答案。

不解之緣：從祖沖之到“祖沖之三號”

現代科學家將古代智慧與前沿科技聯結，創造了“祖沖之號”超導計算機。如今，”祖沖之號“歷經三代不斷更新迭代，“精益求精”的科研精神將代代傳承下去。

2021年5月，潘建偉、朱曉波、彭承志等構建了當時國際上量子比特數目最多的62比特超導量子計算原型機“祖沖之號”，并實現了可編程的二維量子行走[2]。

2021年10月25日，中國科學技術大學中科院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊與中科院上海技術物理研究所合作，構建了66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”，實現了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。這使得我國成為目前世界上唯一在超導量子和光量子兩種物理體系達到量子計算優越性里程碑的國家[3]。

▲來源：墨子沙龍

2025年3月3日，中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、彭承志等，與上海量子科學研究中心、河南省量子信息與量子密碼重點實驗室、中國計量科學研究院、濟南量子技術研究院、西安電子科技大學微電子學院以及中國科學院理論物理研究所等單位合作，在超導量子計算領域取得重大突破，成功構建了具有105量子比特的祖沖之三號超導量子計算原型機，并通過隨機線路采樣（RCS）實驗再次刷新量子計算優越性記錄。該成果以封面論文的形式正式發表于國際權威物理期刊《Physical Review Letters》[4]，標志著我國在量子計算領域的國際領先地位進一步鞏固。

量子計算機能算出圓周率嗎？

很遺憾，這個問題的答案目前仍是否定的，現如今的量子計算機僅能在特定問題的求解上實現量子優越性，仍是一種非通用的量子計算機。

相信在未來，當實用的量子計算機走進我們的生活，一秒算出極其精確的圓周率數值將不再遙遠。

參考資料