光量子计算机yd20611

超越早期经典计算机

中国科学技术大学潘建伟院士3日在上海宣布．我国科研团队成功构建的光量子计算机．首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。

实验测试表明，该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍。通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。

潘建伟说，这台光量子计算机标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展。为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。

陆朝阳教授（中)和学生们在检查光量子计算机的运行情况。

破纪录：

我国科学家实现10超导量子比特纠缠

记者3日从中国科学院获悉，我国科学家首次实现1O个超导量子比特的纠缠，打破此前世界纪录，在基于超导体系的量子计算机研究方面取得突破性进展。

中国科学技术大学潘建伟院士及其同事朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，自主研发了1O比特超导量子线路样品，通过发展全局纠缠操作，成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。

此前，谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校2015年曾宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。

据介绍，发展量子计算技术的主要挑战是通过发展高精度、高效率的量子态制备与相互作用控制技术，实现规模化量子比特的相干操纵。多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。

目前。光子、超冷原子和超导线路是学术界最主要的三个研究体系方向。潘建伟介绍，进一步，研究团队利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法，证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。

据介绍，量子计算利用量子相干叠加原理，计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。例如一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力可超过目前的超级计算机

未来将秒杀超级计算机

芯片越来越小，传统计算机未来必将遭遇计算极限。求解一个亿亿亿变量(10的24次方)的方程组，利用目前的超级计算机，大约需要100年。而对类似这样的大规模计算难题，如果借助万亿次量子计算机，只需O．01秒。

全新的量子计算机利用量子特有的“叠加状态”，以采取并行计算的方式，让速度以指数量级地提升。中国科学技术大学潘建伟院士和陆朝阳教授等研制的光量子计算机，已经比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。

潘建伟说，在量子计算基础研究领域，就计算能力而言，科学界有三个达成共识的指标性节点：第一步超越首台经典计算机，第二步超越商用CPU，第三步超越超级计算机。“目前我们实现的只是其中的第一步，但这一小步却是重要的一步。”陆朝阳表示，预计年底可以实现操纵20个量子比特、达到目前商用CPU水平；到2020年，有望实现操纵45个量子比特的目标，向经典超级计算机的计算能力发起挑战。“最快带来实际价值的体系是超冷原子量子模拟，将来很可能集成化的是超导量子计算，谷歌、IBM都在投入大量资源，积极布局。”潘建伟说10年内量子计算机将“实用化”。

从诞生以来，量子力学就一直在催生众多重大发明，包括原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位等。量子计算机的问世。有助于解决现有计算机也难以解决的问题。

“10年内．超导量子操纵有可能做到100个粒子。到那时，它对某些特定问题的计算能力就可以达到目前全世界所有计算能力之和的100万倍，计算能力将会突飞猛进。”潘建伟说，此外量子计算机能耗更低。专家认为，计算能力极限的大幅提升，意味着量子计算机可以分析更多数据。比如，实现精准的天气预报，躲避飓风海啸；计算优化的出行线路，让城市减少堵车；识别有效的分子组合，降低药物的研发成本和周期：甚至可以用于探索太空。较快辨别可能存有生命体的行星。

潘建伟预测，造出“专用”量子计算机．在求解材料设计、化学研究、物理研究等特别需要、特别有用的问题上超越“超级计算机”。有望在l0年出现，最终还将拓展到量子人工智能领域。

信息安全的“护卫舰”

当前，信息科技日益走向智能化，量子不仅可以用于量子计算，更安全的量子通信也应运而生。随着“墨子号”发射升空，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。按照规划，未来还将发射多颗量子卫星。到2030年左右，建成一个全球化的广域量子通信网络。

潘建伟说，量子通信可以从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的安全，从根本上解决信息安全问题。目前，量子保密通信已逐步进入产业化阶段．成为未来保障信息安全的“护卫舰”。到2030年．或许人人家里都有一个“密钥机”：新的量子材料可以改变电池技术，成百倍地扩大电池容量……面对变幻莫测的量子世界，从“被动观测”迈入“主动调控”，人们期待着量子科技开启更美好的未来。

“小精灵”： 量子为人类打开“新世界”

首颗量子科学实验卫星“墨子号”升空，全球首条远程量子通信骨干网“京沪干线”将正式启用。究竟什么是“量子”。它如何改变我们的生活?今天，让我们一起来认识一下这个微观世界里的“小精灵”。

“量子”是什么?量子是最小的、不可再分割的能量单位。这个概念诞生于1900年．物理学家普朗克在德国物理学会上公布了他的成果，成为量子论诞生和新物理学革命宣告开始的伟大时刻。

如果说一个量子已经很“奇怪”，那么当两个量子“纠缠”在了一起，那种不确定性连爱因斯坦都受不了了。根据量子力学理论，如果两个量子之间形成了“纠缠态，那么无论相隔多远，当一个量子的状态发生变化，另一个量子也会超光速“瞬间”发生如同心灵感应的变化。

而基于量子的叠加态与纠缠特性，量子计算机被认为将是最具威力的量子信息应用。此次亮相的多光子可编程量子计算机，就是探索之一。未来，其超级计算能力的实现，将为金融分析、气象预报、药物设计等大规模计算提供全新的方案。量子计算机还可以通过“模拟”，来解决科学研究中的一些未解之谜。

青岛早报2017-5-4/20 据新华