光量子計算機誕生 建的量子機器可跟經典機器同台競賽

國際在線報道（記者 李琳）：量子計算機曾經被戲稱為「二十年後的技術」，一直以來是國際頂尖科學家們夢想攻克的科學高峰。中國科學院４日在上海宣布，世界首台超越早期經典計算機的光量子計算機在中國誕生，這台光量子計算機標誌著中國在基於光子的量子計算機研究方面取得突破性進展。

目前，國際學術界在基於光子、超冷原子和超導線路體系的量子計算技術發展上總體較為領先。而最近，中國科技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，在基於光子和超導體系的量子計算機研究方面取得了系列突破性進展。

其中，在光學體系，研究團隊在去年首次實現十光子糾纏操縱的基礎上，構建了世界首台超越早期經典計算機的光量子計算機。研究團隊成員、中國科技大學教授陸朝陽表示，這台量子計算機比人類早期經典計算機的運行速度要快１０－１００倍。他說：「在這個原型機上運行一些演算法，我們發現，和國際同行相比，運行速度快了２４０００多倍，可以超過人類歷史上最早期的那些計算機。這標誌著我們可以構建出的量子機器，可以跟經典機器同台競賽。」

此外，在超導體系方面，研究團隊首次實現了目前世界上最大數目，也就是十個超導量子比特的操縱。研究團隊成員、中國科技大學教授朱曉波介紹，此前美國谷歌、美國航空航天局和加州大學聖芭芭拉分校已經實現了９個超導量子比特的高精度操縱，中國研究團隊打破這一紀錄意義重大。他說：「表明中國有這個能力去做多個比特的，從全面製備設計到操控的這麼一個完整的事情。等將來做到５０個超導量子比特的時候，實現一個『量子稱霸』，也就是說在一些問題上，經典計算機就完全沒有辦法去模擬它了。」

目前，這一系列成果已經發表在了國際權威學術期刊《自然光子學》和《物理評論快報》上。

量子計算是一種基於量子力學原理的新型計算模式，由於它具有超越經典計算的強大並行計算能力，使得它突破了現有信息技術面臨的極限。當前，世界上運算速度最快的超級計算機，是中國的「神威?太湖之光」，其峰值性能達到每秒１２．５億億次。但在量子計算機面前，這一速度只能算是「小兒科」。中國科技大學教授潘建偉舉例說：「如果要分解一個３００位的大數，這個數有３００位那麼長，用我們目前萬億次的傳統電子計算機來算的話，大概需要十五萬年左右，但如果你能夠把一台量子計算機造出來，也是萬億次的話，它只需要一秒鐘就能算完。」

潘建偉表示，在量子計算基礎研究領域，就計算能力而言，中國科學界有三個達成共識的指標性節點。他說：「第一步看它能不能突破第一台傳統電子計算機的能力；第二步是能不能突破目前算得最快的手提電腦ＣＰＵ；第三步能不能挑戰目前算得最快的超級計算機。這次我們在光量子計算方面，首次驗證了傳統的第一台電子管、晶體管的計算機我們是可以超越的，這是比較有意義的一個結果。」

研究團隊專家表示，預計年底，研究團隊就可以實現操縱２０個量子比特，使量子計算機達到目前商用ＣＰＵ水平；到２０２０年，有望實現操縱４５個量子比特的目標，向超級計算機的計算能力發起挑戰。

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