中国量子计算机“婴儿”诞生 2020年有望“量子称霸”

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新华社上海5月3日电(记者于飞、权晓舒、)中国科学院3日宣布，在量子计算机研究方面取得突破，建成了世界上第一台超越早期经典计算机的光学量子计算机，从而为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实的基础，被国际学术界称为“量子霸权”。

5月3日，潘建伟院士(右二)在中国科学院量子信息与量子科技创新研究所举行的新闻发布会上发表讲话。新华社记者方伟社

这款光学量子计算机位于上海中国科学院量子信息与量子科技创新研究所的实验室内，由数百个密集的组件组成，位于一个3平方米的工作台上，与人们平时使用的计算机没有任何相似之处。虽然量子计算机这个“婴儿”没有你手里的手机快，但著名物理学家、中国科学院院士潘建伟说，这是量子计算机战胜经典超级计算机之旅中“非常重要的一步”。

潘建伟预测，中国有望在今年年底前生产出与通用笔记本电脑计算能力相当的量子计算机，并计划到2020年生产出超越目前最强大的超级计算机的量子计算机，从而实现“量子霸权”。

“量子计算研究就像雨后春笋，它已经到了爆炸式发展的关键时刻。”潘剑伟说道。

量子计算机研究实验装置

玩一个经典电脑不能玩的游戏

近年来，提高传统计算机的性能越来越困难。探索新物理原理的高性能计算技术的需求应运而生。科学家相信量子计算机将成为未来技术的引擎和开启无限可能性的钥匙。一些经典算法无法完成的任务可以通过量子算法轻松完成。如果我们把未来的量子计算机比作大学教授，那么今天所谓的超级计算机甚至比不上刚开始上幼儿园的小班儿童。

潘建伟认为，量子计算可以利用量子态的叠加特性实现计算能力的飞跃。目前，计算机的计算单位位只有两种状态:0和1，但量子计算机可以处于0和1的叠加状态。如果操纵量子的数量增加，它将呈指数增长，以提高计算机的计算速度。

但科学家表示，在可预见的未来，量子计算机将不会取代人们桌子上的电脑和口袋里的手机，更不用说玩网络游戏和发微信了。量子计算机实际上是用来处理一些经典电子计算机的难题的。

“例如，有一种称为‘玻色采样’的问题，其计算复杂度随着粒子数量的增加而呈指数级增加。”中国科技大学的陆朝阳教授解释说:“这是一个叫做‘量子霸权’的任务。科学家设计这个问题的动机是为了展示量子计算机的能力，并与经典计算机竞争，看谁跑得快。”

专家估计，一台操纵50个微观粒子的量子计算机可以杀死目前最强大的超级计算机。如果你操作100个量子，它的计算能力可能比目前最强大的超级计算机快几十亿倍。如果未来能实现1000多种量子，科学家们也许能够研究意识是如何产生的，也许能够创造出强大无比的人工智能。

量子计算机研究实验装置

中国科学家的新突破

迄今为止，世界上还没有真正的量子计算机。然而，世界各地的许多实验室正以极大的热情追求这一梦想。关于如何实现量子计算有许多方案，但问题是操纵微观量子态实在太难了。

目前，中国科技大学潘剑伟团队正朝着光子量子计算、超冷原子量子计算和超导量子计算三个有前途的方向努力。

最近，潘建伟和他的同事陆朝扬、朱晓波以及浙江大学的王浩华教授在基于光子和超导系统的量子计算机研究方面取得了一系列突破。

据报道，操纵多粒子纠缠作为量子计算的技术制高点，一直是国际竞争的焦点。潘建伟的团队在多光子纠缠领域处于世界领先地位，并在2016年底创下了10光子纠缠的新纪录。在此基础上，潘建伟的团队利用自主研发的世界上综合性能最好的量子点单光子源，通过电控可编程光量子电路，搭建了多光子“玻色采样”任务的光量子计算原型。

实验测试表明，样机的“Bose采样”速度比以前所有类似国际同行的实验至少快24000倍，比人类历史上第一台电子管计算机(eniac)和第一台晶体管计算机(tradic)快10-100倍。5月2日，研究结果以一篇长文章的形式发表在《自然-光子学》网上。

在超导系统中，中国科学家制造了世界上最纠缠的超导量子比特处理器。2015年，谷歌、美国航空公司空 NASA和加州大学圣巴巴拉分校宣布实现九个超导量子位的操控。这一记录是中国科学家在2017年首次打破的。朱晓波和王浩华与卢朝扬、潘剑伟合作，首次实现了10个超导量子比特的纠缠，并实现了一种快速求解线性方程组的量子算法。这项成就将很快发表在《物理评论快报》上。

《自然光子学》的评论者在评论中国科学家的成就时说，这是一部高水平、大影响的作品。英国物理学会评论说，10个超导比特的纠缠是由中国物理学家实现的，一组中国物理学家在竞赛中领先。

中国量子计算机发展的路线图由中国科技大学提供

量子计算机将成为现实

由于量子计算的巨大潜在价值，欧美国家正在积极整合各个领域的研究力量和资源，开展协作研究。与此同时，谷歌、微软、ibm等大型高科技公司。也积极参与量子计算研究。

《自然》杂志在2017年初的一篇题为“2017年将是量子计算机从实验室走向现实”的文章中说，量子计算长期以来被认为是一项20年后将会实现的技术。然而，2017年可能是改变这一领域“仅限研究”印象的一年。

科学家预测量子计算机将极大地改变人们的日常生活。例如，在公共安全领域，量子计算可以即时处理监控数据库中的60亿张人脸照片，并实时识别一个人的身份；在公共交通领域，量子计算可以快速分析和预测复杂的交通状况，从而调度综合交通系统，最大限度地避免道路拥堵；在天气预报方面，量子计算可以将仪器探测数据与模型结合起来进行综合预测和分析，从而实现更高精度的天气预报...量子计算在核爆炸模拟、密码破译、材料和微纳制造、药物设计、金融分析以及发现宇宙中的第二个地球等领域具有突出的优势。

中国科学家的目标是到今年年底操纵大约20个光学量子位，并致力于20个超导量子位的设计、准备和测试。到2020年，人们希望能够操纵大约50个量子比特，超导量子计算机能够被开发出来以实现“量子优势”。

5月3日，中国科技大学卢朝阳教授(中)和他的学生们在中国科学院量子信息与量子技术创新研究所上海实验室考察了光量子计算机的运行情况。新华社记者方伟社

“我认为在10年内操纵100个量子位没有问题，它的计算能力可以达到世界上总计算能力的数百万倍。”潘剑伟说道。

在20世纪40年代至70年代古典计算机技术的最初发展时期，基本上只有少数欧美国家活跃；在量子计算的新浪潮中，中国已经具备了一定的实力和研究成果，在某些方面具有国际领先优势。

来源：搜狐微门户