中國量子計算機研發迎來新突破，但並不會加快你看片的速度

昨晚，微軟發布了最新款的筆記本 Surface Laptop ，運行 Windows 10 S，搭載號稱全球最薄的LCD觸摸屏——13.5寸 PixelSense。

顏值爆表的 Surface Laptop，圖片來自 The Verge。

微軟和蘋果兩家公司每年定期升級筆記本，拉升地球上的計算機設計水平已經是每年的固定節目了。

對用腳投票的消費者而言，同樣的價錢能買到最薄的、最好看的和最能體現出自己的階級趣味的才是好產品。

但是放在更高的一個時間尺度上來看，可能最新款 iPhone 、最新款 Windows 系統的發布好像就不是那麼重大了。

就在今天，一則計算機界更為重大的消息傳來：中國科學院量子信息和量子科技創新研究院今日宣布，世界首台超越早期經典計算機的光量子計算機已在中國誕生。

據悉，這個「世界首台」是貨真價實的「中國造」，屬中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組攻關突破的成果。

基於單光子的量子計算原型機結構

最近幾年，量子通信上升了一個台階，去年 8 月，中國發射了第一個量子通訊衛星「墨子號」。世界第一條量子通信保密幹線——「京滬幹線」已進入測試階段。

那什麼是量子計算機呢？

說白了，就是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息、運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。

我們正在使用的計算機的操作嚴格遵守著邏輯法則。但是微小的量子物體，比如電子、或光子等，可以打破這些規則。

基於這些打破傳統的量子規則，量子計算機的想法就此孕育而生，它以一種全新的方式處理信息。使它們的運算速度在某些方面相比經典計算機要呈指數增加。

中國科學技術大學教授朱曉波正在展示超導量子比特處理器的晶元

量子計算機的研發標誌著超越人類想像的計算能力正在走向現實，中科院今天發布的測試結果顯示：

· 基於單光子的量子計算原型機運行速度要比國際同行類似實驗加快至少24,000倍；

· 和經典的計算機相比，比第一台電子管計算機（誕生於 1946 年的 ENIAC）和第一台晶體管計算機（IBM 於1954 年研製的TRADIC）運行速度快10-100 倍。

1946年，賓夕法尼亞大學，第一台電子計算機 ENIAC 誕生。重30餘噸，佔地約170平方米，肚子里裝有18000隻電子管。

1954年，IBM 公司製造的第一台使用晶體管的計算機，增加了浮點運算，使計算能力有了很大提高。

量子計算機究竟有多快？如果將傳統計算機比作自行車，量子計算機就好比飛機。

使用億億次的「天河二號」超級計算機求解一個億億億變數的方程組，所需時間為100年。那麼使用一台萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01秒。

由國防科技大學研製超級計算機「天河二號」，置放於國家超級計算廣州中心。天河二號造價達一億美元，整個系統佔地面積達720平方米，2013-2016年度蟬聯世界上最快的超級計算機。

由於量子計算的巨大潛在價值，各國都在積極整合各方面研究力量和資源，協同攻關。當然，這種科技感爆棚的事情，如谷歌、微軟、IBM 無論如何也不會錯過。

這次中科院發布的是基於單光子的量子模擬機，為最終實現超越經典計算能力的量子計算奠定了基礎。

據中科院潘建偉教授介紹：量子計算基礎研究領域有幾個大家共同努力的指標性節點：第一，展示超越首台電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實現的只是其中的第一步，一小步，但是是重要的一步。

但是，關於量子計算，民間還存在很多認知誤區。

這裡，柏林君整理了幾個 Q&A，跟大家一起學習一下。

問：量子計算機會取代傳統計算機嗎？

答： 量子計算機的處理速度更快並不在於它處理各個步驟的速度加快了，其關鍵在於它減少了處理的步驟，不過只有在特定的計算中才是這樣。所以，它無法取代傳統計算機。如果你只是想看高清的影片、瀏覽網頁或處理文件，量子計算機並不會帶來什麼進步。

問：量子計算可以用在什麼地方？

答：應該會被大量的應用在政府組織、研發公司和大學之中，用以解決目前傳統計算機無法解決的問題。

問：量子計算機的研發進度如何了？

答：目前大部分工作都停留在研究階段，科學家的目標是製備一定數量的量子比特（至少需要數千或上百萬的量子比特才能有實用價值），並讓它們結合起來成為可儲存和可操作的量子處理器。潘建偉團隊的研究打破了去年 Google 研究人員創造的九個比特的量子計算機的記錄。

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