美國三年內製造量子計算機 媒體混淆概念胡亂報道

近年來，"量子"概念被媒體抄的火熱，量子通信和量子計算都受到了媒體和資本的熱捧。國內外諸多企業和科研機構都紛紛宣布自己在量子計算和量子通信方面取得的成績，甚至還有國外巨頭宣傳三年後量子計算機面世的報道。美國官方機構也來湊熱，宣稱中國的量子科學發展及其對美國創新領導地位的挑戰，然後搞了一個量子計算10年計劃，頗有當年星球大戰計劃的遺風。

然而，現實卻是量子計算機也僅僅是功能有限的專用機，而非標準量子計算機。雖然一些國內外頻頻傳來量子計算機研製方面的好成績，但要製造出性能超越如今經典計算機的標準量子計算機依舊是任重而道遠。

目前來看，無論是國外巨頭研發的量子計算機，還是國內單位研發量子計算原型機，都不像經典計算機那樣，有邏輯門的概念，只具備解決特定問題的能力。

為何現在的這些量子計算原型機的通用性非常有限，只能用來解決特定問題？

主要是實現不了編碼邏輯比特，其次還有精度、系統擴展、相干消等幾個方面。

（國內單位量子計算原型機）

首先，我們來看編碼。

編碼是製造通用量子計算機的最大攔路虎。如果要製造出超過經典計算機的標準量子計算機，就必須至少獲得50個邏輯比特。

值得一提的是50個邏輯比特並不是終點，而僅僅是一個新起點——瑞士蘇黎世皇家理工學院的物理化學家馬科斯.雷勒表示："如果我們擁有超過 200 個邏輯比特位，我們就能在量子化學上做到傳統計算機無法做到的事情，如果擁有 5000個邏輯比特位，量子計算機將為這一領域帶來顛覆性的改變。"

回過頭來，如果要獲得50個邏輯比特，必須擁有足夠多的物理比特，然而，現在所能獲得的物理比特實在是太少了，數量根本不夠。此外，實現一位邏輯比特的編碼的難度非常高，目前全球沒有任何一家商業公司或科研機構，能夠做出一個邏輯比特。何況編碼難度會隨量子比特數量呈指數性增漲，實現不了編碼就不可能實現通用量子計算。

（國外公司的量子計算原型系統）

其次，系統擴展的難度非常大。

要實現通用量子計算，前提要把系統擴展到足夠大，在擁有數百乃至上千個物理比特的情況下，才有可能獲得足夠多的邏輯比特。目前，美國、中國的研究單位實現的9個量子比特、10個量子比特、20個量子比特、50個量子比特都只是物理比特，而不是邏輯比特。必須說明的是，從大家的實驗進展來看，實現多物理比特的任意糾纏會隨著比特數上升，技術難度呈現指數上升的趨勢。因此，想要進一步擴展系統的難度相當大。

（中科大陸朝陽教授和學生檢查光量子計算機的運行情況）

再次，邏輯門精度無法滿足需求。

邏輯門精度可以分為單比特門精度和雙比特門精度，要製造出標準量子計算機，單比特門精度和雙比特門精度都必須達到非常高的要求。像中國杜江峰院士研究團隊也只是實現了單比特門邏輯門精度達到了99.99%，滿足了標準量子計算的需求，但這僅僅是單比特門精度滿足了要求。即便如此，這在國際上已經是比較罕見了。一些現在所謂的"量子計算機"的單比特門精度和雙比特門精度其實都達不到標準量子計算機的要求。

最後，相干消也是一個大問題。

量子計算有賴於量子糾纏，相干消最通俗的理解就是隨著環境、時間的變化，量子之間會失去這種糾纏效應。這樣一來，就把量子計算的基礎給破壞了。就以IBM不久前的50個量子比特原型機來說，量子態可保存90微秒。雖然這個時間非常短暫，也不可能會有多大的實用性，但這已經創造世界紀錄了。

（郭光燦院士）

研發標準量子計算機任重道遠

正是因為在編碼、操作精度、系統擴展等方面存在技術瓶頸，現在大家研發出來的量子計算機，都只稱為原型機，都只能做單一特定功能，無法實現通用量子計算。目前的50個量子比特的量子計算機，也只有可能在少數特定問題上超越普通經典計算機。

文末再說明一下，鐵流並非唱衰量子計算，而是指出現在的技術距離建成真正具有實用價值的標準量子計算機尚很遙遠。這也是鐵流在以前的文章里提到，標準量子計算機淘汰現在的經典計算機和可控核聚變一個概念，是永遠的50年！

鐵流支持國家投入適當的資金對量子計算等可能具有很大價值的技術進行探索，但堅決反對一些商業公司過分炒作量子計算概念，對一些微不足道的進步大肆渲染浮誇營銷誤導大眾。堅決反對一些商業公司混淆量子計算機與量子模擬機的概念，然後給出三五年就能造出量子計算機（實際上是量子模擬機）這種不負責任的宣傳，以達到炒股價和包裝高科技光環的目的。堅決反對一些科研單位為了獲得更多科研經費，故意誇大已經取得的技術成果。

總而言之，要製造出具有通用性，且性能超越經典計算機的標準量子計算機，依舊任重道遠！

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