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量子计算机呼之欲出

 

    2017年5月,世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。新华社发
 
 
【新发现】
 
5量子比特、10量子比特、50量子比特,一场激烈竞逐正在量子计算领域上演。
 
量子计算全球竞逐
 
2017年上半年,中国科学家发布世界首台超越早期传统计算机的光量子计算机,实现10个超导量子比特纠缠,在操纵质量上也是全球领先。2017年底,美国IBM公司宣布推出全球首款50量子比特的量子计算原型机。
 
从个位数到几十量子比特的进展,各国你追我赶,这到底是为什么?
 
传统计算机的基本数据单位是比特,而量子计算机以量子比特衡量。有观点认为,如果量子计算机能有效操纵50个左右量子比特,能力即超过传统计算机,实现了相对传统计算机的“霸权”。这种“量子霸权”正是各科研机构竞相追逐的目标。
 
近来,科技巨头纷纷宣布重要进展。除IBM的50量子比特计算机原型,英特尔也在1月份宣布研制49量子比特的测试芯片。但这些企业没有发布详细性能报告,用词离不了“原型”和“测试”,更没有宣称已经实现“量子霸权”。
 
这是因为量子比特光有“数量”不够,还得有“质量”,即通过纠缠等方式操纵量子比特互相关联,才能有效利用它们进行量子计算。中国科学技术大学潘建伟团队去年5月实现的10个超导量子比特纠缠,就是有“质量”的量子比特,但离“量子霸权”还有相当距离。
 
“很显然,建造量子计算机现在是一个世界范围内的竞赛。”美国得克萨斯大学奥斯汀分校量子信息中心主任斯科特·阿伦森说。他认为,未来一年左右将可能有人赢得“量子霸权”竞赛。
 
我国潘建伟团队成果不断
 
人类已进入一个能看到量子计算机将要“出生”的时间段。中国科学院院士、量子计算专家、图灵奖获得者姚期智说,这是“最后一公里”,但也是一个非常艰难的过程。
 
业内专家指出,量子计算需要克服环境噪声、比特错误和实现可容错的普适量子纠错等一系列难题,真正量子计算机研发挑战巨大。
 
为加速进入量子计算机阵营,各国政府纷纷加大投入。欧盟在2016年宣布投入10亿欧元支持量子计算研究,美国仅政府的投资即达每年3.5亿美元。中国也在大力投入,目前正在筹建量子信息国家实验室,一期总投资约70亿元。
 
如果“量子霸权”实现,人类计算能力将迎来飞跃,接下来就会是在多个领域的推广。一些行业巨头已经盯上了量子计算未来应用:阿里巴巴建立了量子计算实验室;中科院与阿里云合作发布量子计算云平台;IBM也在去年宣布计划建立业界首个商用通用量子计算平台IBM Q,还与摩根大通等公司合作计划在2021年前推出首个在金融领域的量子计算应用。
 
更不用说在军事、安全等敏感领域,量子计算一旦成熟,就可以攻破需要大量计算的传统难题,比如密码破解等。
 
“我相信量子技术在21世纪的重要性可与上个世纪的曼哈顿计划相比。”著名量子科学家潘建伟院士说。也就是说,量子技术可能像曼哈顿计划造出原子弹那样改变世界格局。
 
潘建伟等中国科研人员正在不断取得成果,在光与冷原子系统、超导系统等多种量子计算技术路线上同时发展,希望在未来10年,实现上百量子比特的纠缠。
 
潘建伟曾用“笋”来比喻中国量子计算领域的发展。因为笋尖刚长出来时进展较为缓慢,一旦长起来便越来越快。他说中国的量子计算就如“春笋”,“我们的爆发式增长也已到了‘相变点’”。
 
  (作者:杨骏 黄堃)
 
 
 

 

 
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