來看看“牛氣沖天”的量子計算機到底厲害在哪裡

2017年5月3日，中國科學院量子信息和量子科技創新研究院在上海宣布光量子計算機誕生。據新華社報道，該原型機的取樣速度比國際同行類似的實驗加快了至少24000倍﹔通過和經典算法比較，其取樣速度也比人類歷史上第一台電子管計算機和第一台晶體管計算機運行速度快10倍至100倍。量子計算機為量子計算時代的到來奠定了堅實的技術基礎。

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。（金立旺/新華社）

那麼，這款聽上去“牛氣沖天”的量子計算機長什麼樣呢？它到底牛在哪裡？未來它的潛力又如何？

量子計算機長什麼樣？

在外觀上，這台量子計算機給人的第一感覺就是大，它的體積跟我們平常用的計算機相比有所不同。據《文匯報》介紹，僅量子計算機的量子處理器就佔據了約3平方米的實驗台，完全無法與小巧的台式機電腦、筆記本電腦比擬。這還不包括一台為它輸送光子、需要維持零下269℃低溫的單光子發生器。

量子計算機到底牛在哪兒？

雖然量子計算機體積大、攜帶不方便，可是它的出現還是引起眾人的關注。據參考信息網介紹，量子計算機的運行不像經典計算機那樣依賴非“0”即“1”的比特信息（即二進制），它依賴的是“量子比特”。那麼，計算機從“二進制”到“量子比特”，到底有什麼樣的進步？

據《錢江晚報》介紹，早期經典的計算機是二進制的，它們隻能用“0”和“1”來記錄所有的信息狀態，每一步隻能進行2的1次方，即2次運算﹔而量子計算機是用量子狀態來描述信息，它擁有更快速的運算方式。比如2個量子態（也可以稱作“2個比特”）的量子計算機，每一步可進行2的2次方，即4次運算，3個量子態的量子計算機，每一步可以對信息進行2的3次方，即8次運算。

量子計算機未來的潛力如何？

花費大量精力研發出的量子計算機到底有什麼樣的實際用途呢？它的未來又在哪兒？

量子計算機就是要解決原來的超級計算機解決不了的問題。據《科技日報》報道，量子計算機更擅長解決密碼分析、氣象預報、藥物設計、金融分析、石油勘探等大規模計算的難題。

從量子計算機擅長的問題上看，其本身存在著巨大的潛在價值，在未來生活中，將會在很多方面發揮巨大作用。相信在不久的將來，量子計算機會帶給我們更多驚喜。（喬亞玲）

本文由中國科學院計算機研究所工程師敖琪進行科學性把關。