中國(guó)首個(gè)光量子計(jì)算機(jī)誕生 量子計(jì)算機(jī)原理是什么？有什么作用？

5月3日，科技界迎來(lái)了一個(gè)振奮人心的消息：世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)在中國(guó)誕生！這標(biāo)志著我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域已邁入世界一流水平行列。據(jù)悉，該光量子計(jì)算機(jī)是由中科大、中國(guó)科學(xué)院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、中科院物理所等協(xié)同完成參與研發(fā)的，是貨真價(jià)實(shí)的“中國(guó)造”。

量子計(jì)算機(jī)是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計(jì)算和模擬能力的計(jì)算機(jī)。如果將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)比作自行車，量子計(jì)算機(jī)就好比飛機(jī)。使用億億次的“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)求解一個(gè)億億億變量的方程組，所需時(shí)間為100年。而使用一臺(tái)萬(wàn)億次的量子計(jì)算機(jī)求解同一個(gè)方程組，僅需0.01秒。

中科院研制的光量子計(jì)算機(jī)線路圖

據(jù)中科院院士潘建偉介紹，研究團(tuán)隊(duì)在2016年首次實(shí)現(xiàn)十光子糾纏操縱的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出光量子計(jì)算原型機(jī)，該原型機(jī)的“玻色取樣”速度比業(yè)界快了2.4萬(wàn)倍。通過(guò)和經(jīng)典算法比較發(fā)現(xiàn)，這臺(tái)光量子計(jì)算原型機(jī)比人類首臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)(ENIAC)和首臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)(TRADIC)運(yùn)行速度提高10至100倍。預(yù)計(jì)在2017年底，研究團(tuán)隊(duì)將實(shí)現(xiàn)約20個(gè)光量子比特的操縱。

超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)路線圖

此外，在超導(dǎo)體系，該研究團(tuán)隊(duì)打破了由美國(guó)保持的9個(gè)量子比特操縱記錄，自主研發(fā)了10比特超導(dǎo)量子線路樣品，成功實(shí)現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的多體純糾纏，并通過(guò)層析測(cè)量方法完整地刻畫(huà)了10比特量子態(tài)。

中國(guó)科學(xué)院阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室

兩年前，阿里巴巴和中科院合作成立了亞洲首個(gè)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展在量子信息科學(xué)領(lǐng)域的前瞻性研究，探索超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的下一代超快計(jì)算技術(shù)。雙方很快就取得了優(yōu)異的成績(jī)，將量子計(jì)算從學(xué)術(shù)帶到了現(xiàn)實(shí)世界。在今年3月的深圳云棲大會(huì)上，阿里云公布了全球首個(gè)云上量子加密通訊案例，通過(guò)建立多個(gè)量子安全傳輸域，為客戶提供無(wú)條件安全數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

在不久前的一場(chǎng)技術(shù)大會(huì)上，馬云宣布啟動(dòng)阿里巴巴的“NASA計(jì)劃”，并說(shuō)“現(xiàn)在所研究的目標(biāo)是為了解決10年、20年后的困難。”量子計(jì)算就是阿里巴巴解決20年后計(jì)算資源稀缺的秘密武器。

預(yù)計(jì)到 2025 年，量子計(jì)算將達(dá)到當(dāng)今世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)的水平，將應(yīng)用于一些目前無(wú)法解決的重大科技難題。