在10-15年后，量子計算機或可解決若干(gan)經(jing)典超級(ji)計算機無法勝任的、又具有(you)重大應用價值的問(wen)題。

　　近日，中科(ke)大剛構建(jian)完(wan)成了包含62個(ge)比特可編程的(de)超導(dao)量(liang)子(zi)處(chu)理器(qi)，這一(yi)實(shi)驗成果將在不久后發布(bu)于(yu)《Science（《科(ke)學》）》雜志。根(gen)據公開資料，“62個(ge)比特”是目(mu)前(qian)國際上數目(mu)最大的(de)一(yi)個(ge)超導(dao)量(liang)子(zi)計算處(chu)理器(qi)。

　　26日(ri)，在2021中國(guo)（安徽）科技(ji)創新(xin)成果轉化交(jiao)易(yi)會舉辦的“聚焦量子(zi)信(xin)息產業化”科技(ji)沙龍(long)上，中國(guo)科學院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士(shi)、中國(guo)科學院(yuan)(yuan)量子(zi)信(xin)息與量子(zi)科技(ji)創新(xin)研究院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)長潘建偉透露(lu)了這(zhe)一量子(zi)計算領域的最(zui)新(xin)進展(zhan)。

　　他表示，現(xian)階段(duan)，量(liang)子(zi)計算(suan)和量(liang)子(zi)信息技術已經進入了(le)一(yi)個深化發展、快速突破(po)的(de)階段(duan)。而(er)在量(liang)子(zi)計算(suan)實驗研究方(fang)面，中美兩國你追我趕，二者的(de)發展程度(du)均處于世界領先位置。

　　此(ci)前，中(zhong)國科學技術大(da)學（下稱“中(zhong)科大(da)”）上(shang)海研究院教授(shou)、潘建偉團隊(dui)超(chao)導(dao)量(liang)子計(ji)算負責人朱(zhu)曉波曾公開表示，谷歌(ge)53量(liang)子比(bi)(bi)特、保真度99.4%的超(chao)導(dao)量(liang)子系(xi)統代(dai)表著目前國際超(chao)導(dao)量(liang)子計(ji)算的頂尖水平。而中(zhong)科大(da)團隊(dui)即(ji)將實(shi)現的60比(bi)(bi)特量(liang)子計(ji)算機，正是對(dui)標這一成績，且(qie)要讓(rang)處理器在解決同一問(wen)題時將難度提高三(san)倍。

　　基于(yu)中科大的最新(xin)研(yan)究進(jin)展，潘建偉稱，近(jin)期，中國可實現(xian)60個(ge)超導量(liang)子(zi)比特的高精度相(xiang)干操縱，達到“量(liang)子(zi)計算優越性”。

　　去年12月，潘建偉等(deng)人(ren)構(gou)建76個(ge)(ge)光子(zi)的量子(zi)計(ji)算原型機“九(jiu)章”，其處理高斯(si)玻色取樣問題比超級(ji)計(ji)算機“富岳(yue)”快一百萬億倍，這一突(tu)破(po)使(shi)中國(guo)成為全(quan)球第二個(ge)(ge)實現“量子(zi)優(you)越(yue)性”的國(guo)家。

　　“量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)優越性”又(you)稱“量(liang)子霸權”（Quantum Supremacy），這一術語最早由(you)美(mei)國理論(lun)物理學(xue)家約翰·普雷斯基爾（John Preskill）提出(chu)。2012年，他在《Quanta（量(liang)子）》雜志中將“量(liang)子霸權”定義為：量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)機可以做到經典計(ji)算(suan)(suan)機所做不到的事情，無論(lun)這些任務(wu)是否(fou)有意義。

　　潘建(jian)偉表(biao)示，由于量(liang)(liang)(liang)子計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)能力隨可操縱(zong)的量(liang)(liang)(liang)子比(bi)特(te)數呈指數增長，其計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)速(su)度也有望比(bi)經典計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)(ji)快上幾個(ge)量(liang)(liang)(liang)級，量(liang)(liang)(liang)子計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)正成(cheng)為量(liang)(liang)(liang)子信息技術的全球風口。例如(ru)，求解一個(ge)億(yi)億(yi)億(yi)變量(liang)(liang)(liang)的方程組(zu)，利用億(yi)億(yi)次的經典超級計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)(ji)需(xu)要100年，而利用萬億(yi)次的量(liang)(liang)(liang)子計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)(ji)，只需(xu)0.01秒。

　　“我們希望(wang)能(neng)夠通過10~15年的努(nu)力，讓量(liang)子計(ji)算能(neng)夠解決若干(gan)超(chao)級計(ji)算機無法勝任的、但(dan)又具(ju)有重大應用(yong)(yong)價值的問題。”他說(shuo)，在經典(dian)密碼破譯、氣象預報(bao)、金融分析、藥物設計(ji)等軍用(yong)(yong)或民用(yong)(yong)領域，量(liang)子計(ji)算都有極高的價值和應用(yong)(yong)前景。

　　同時，潘建偉還看好量(liang)子計算在人工智能領域的潛(qian)力。

　　他指出，在大(da)數(shu)據(ju)時(shi)代，全(quan)球數(shu)據(ju)量呈指數(shu)型增長，而人(ren)類所擁有(you)的(de)計算能(neng)力卻相當有(you)限(xian)。目前，全(quan)世(shi)界的(de)計算能(neng)力總和無法在一年(nian)內完成對290個(ge)數(shu)據(ju)的(de)窮(qiong)盡搜索。伴(ban)隨摩爾(er)定律逐漸(jian)逼近極限(xian)，傳統算力發展模式也會受到嚴重制約。

　　“具體(ti)來說，依照傳統模式(shi)，有(you)兩種算(suan)力提升的(de)(de)途(tu)徑：一是加(jia)強芯片集成度，二是加(jia)大(da)(da)計(ji)算(suan)機能(neng)耗。”他(ta)稱，當前，隨著(zhu)芯片集成度越來越高(gao)，晶體(ti)管的(de)(de)電(dian)路原理(li)或(huo)將不再適用；此外，經典超級(ji)計(ji)算(suan)機帶來的(de)(de)巨大(da)(da)能(neng)耗問(wen)題(ti)也不容忽(hu)視(shi)，例如(ru)，使用阿爾(er)法(fa)狗下一盤(pan)圍棋所需的(de)(de)耗電(dian)量大(da)(da)致相當于燃燒(shao)10噸煤。如(ru)何找到一種算(suan)力強又省電(dian)的(de)(de)模式(shi)，成為現階段全球信息科技發展的(de)(de)重大(da)(da)問(wen)題(ti)，而量子計(ji)算(suan)為其提供了一種解決(jue)方(fang)式(shi)。

　　在(zai)潘建偉看來(lai)，“量(liang)(liang)子優越性(xing)”的(de)(de)實現(xian)，意味著(zhu)中國(guo)進入了量(liang)(liang)子計(ji)算(suan)(suan)發展的(de)(de)第一(yi)階(jie)段(duan)，在(zai)未來(lai)，中國(guo)仍要(yao)向(xiang)兩個(ge)更高的(de)(de)發展階(jie)段(duan)邁進。在(zai)第二階(jie)段(duan)，中國(guo)需(xu)(xu)構建操(cao)縱數百個(ge)量(liang)(liang)子比特的(de)(de)專用量(liang)(liang)子模擬器，以(yi)解決經典(dian)計(ji)算(suan)(suan)機無法勝任(ren)的(de)(de)復雜物理系統的(de)(de)規律問(wen)題，如高溫超導機制(zhi)；在(zai)第三(san)階(jie)段(duan)，中國(guo)則(ze)需(xu)(xu)構建出(chu)可(ke)編程的(de)(de)通(tong)用量(liang)(liang)子計(ji)算(suan)(suan)機。

　　此外，他還認為(wei)，將(jiang)中國在量子計算領域的(de)實驗(yan)研究優勢轉(zhuan)化為(wei)現實可應用的(de)技術，仍任重(zhong)而道遠。目前(qian)，距(ju)離量子計算實現真正產(chan)業化還很遙遠。

　　他(ta)建議，國(guo)內量(liang)子(zi)(zi)信(xin)息技術的(de)(de)發(fa)展迫切(qie)需(xu)要高效(xiao)率的(de)(de)協同創(chuang)新，發(fa)揮量(liang)子(zi)(zi)光(guang)學(xue)、原子(zi)(zi)分子(zi)(zi)物理等(deng)(deng)多學(xue)科(ke)交叉的(de)(de)優(you)(you)勢，并通(tong)過量(liang)子(zi)(zi)創(chuang)新研究院等(deng)(deng)科(ke)研院所，凝聚起(qi)全國(guo)各地的(de)(de)優(you)(you)勢力(li)量(liang)。

　　對(dui)于潘(pan)建偉所提到的(de)“量子計(ji)算仍需(xu)長時間(jian)積累才能(neng)實現大規模(mo)商用”的(de)觀(guan)點(dian)，合肥(fei)本源量子副總裁趙勇杰在上(shang)述(shu)沙龍中表示(shi)認同。

　　他進(jin)一(yi)步指出，未來(lai)(lai)量子(zi)計算的(de)(de)商用(yong)難題(ti)，并非體(ti)現在技術(shu)攻(gong)堅(jian)上(shang)，而是體(ti)現在產(chan)(chan)業化(hua)上(shang)。當前，從整體(ti)產(chan)(chan)業化(hua)水(shui)平來(lai)(lai)說，中國(guo)較歐美國(guo)家(jia)仍有差距。隨著全球“量子(zi)霸(ba)權”的(de)(de)爭奪日益激烈，如果等(deng)待(dai)國(guo)內量子(zi)計算的(de)(de)相(xiang)(xiang)關技術(shu)發(fa)展(zhan)(zhan)起來(lai)(lai)，再(zai)去考慮產(chan)(chan)業化(hua)，將為時已(yi)晚(wan)；相(xiang)(xiang)反(fan)，如果在發(fa)展(zhan)(zhan)相(xiang)(xiang)關技術(shu)的(de)(de)同(tong)時，提高產(chan)(chan)業化(hua)水(shui)平，產(chan)(chan)業化(hua)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)將反(fan)過(guo)來(lai)(lai)催生相(xiang)(xiang)關技術(shu)的(de)(de)成熟。

　　對(dui)于(yu)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)的產業化，趙勇(yong)杰還(huan)認(ren)為，這(zhe)不僅意味著要把量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機制造出來，還(huan)意味著要把量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機用(yong)好。在這(zhe)一(yi)(yi)背景下，有兩大細分賽道值得(de)業界持續(xu)關(guan)注：一(yi)(yi)是(shi)(shi)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機系(xi)統的整體研(yan)發，如芯(xin)片、基礎(chu)性的控制硬件(jian)、相關(guan)技術的編譯和開發軟件(jian)等；二是(shi)(shi)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)的應用(yong)開發。