厲害了量子計算機！瞧瞧它是如何“秒殺”其他計算機

近日，我國在量子計算機領域取得了重大突破。據新華網報道，中國科學技術大學潘建偉教授以及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組，構建了中國首台多光子可編程量子計算機——“嬰兒”，這也是我國首次實現10個超導量子比特糾纏。那麼，這台名叫“嬰兒”的量子計算機有多大能耐？量子計算又會給我們帶來什麼？

陸朝陽和學生們討論光量子計算機的運行情況。 （金立旺/新華社）

小“嬰兒”原來是個“神算子”

判斷量子計算機到底牛不牛、牛在哪，需要一個標准。據新華社消息，學術界有三個達成共識的指標性節點：首先是計算能力超越早期經典計算機﹔再是超越商用CPU﹔最后是超越超級計算機。中國造的這台量子計算機，已經比人類歷史上第一台電子管計算機（ENIAC）和第一台晶體管計算機（TRADIC）的運行速度快了10倍至100倍。

中國科學技術大學常務副校長、中國科學院量子信息和量子科技創新研究院院長潘建偉院士在接受《光明日報》採訪時表示，量子計算機在原理上具有超快的並行計算和模擬能力，能解決經典計算機無法處理的大規模計算難題。目前學術界認為基於光子、超冷原子和超導線路體系的量子計算技術最有可能取得突破，而我國在這三個方面均有領先的表現。

據新華網報道，量子計算機利用量子相干疊加原理，計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長。以求解一個億億億變量（10的24次方）的方程組為例，利用目前的超級計算機，大約需要100年，而借助萬億次的量子計算機，隻需0.01秒。

據《人民日報》報道，中國科技大學朱曉波教授表示，“比如說大數字分解，這個是用於現在加密的一個標准的算法。那麼你如果能分解一個大數字，就能解密很多的加密算法。此外，量子計算機有可能實現大數據的快速搜索，在以后解決搜索問題的時候，具有巨大優勢。”

量子計算引領科研與生活

超越經典計算能力的量子計算被國際學術界稱為“量子稱霸”，戰略意義重大。目前IBM、谷歌、微軟和中國的研究小組都致力於量子計算機的研發，中國已經領先一步為這一目標奠定了堅實的技術基礎。那麼，量子計算機的未來發展會怎樣？能夠給我們的生活帶來哪些便利？

據《人民日報海外版》報道，我國的研究團隊正在致力於20個超導量子比特樣機的設計、制備和測試，將於今年年底前發布量子雲計算平台﹔計劃5年之后實現50個量子比特的相干操縱，計算潛力將超越超級計算機——“太湖之光”﹔用15年左右時間，構建天地一體的有量子通信安全保障的未來互聯網，即量子互聯網。

未來，量子計算將在公共安全、交通運輸、氣象監測等生活中的各個領域“大展身手”。據《中國青年報》報道，在公共安全領域，量子計算可以瞬間處理監控數據庫中數十億人次的臉部圖片，並實時辨別出一個人的身份﹔在公共交通領域，量子計算能夠迅速對復雜的交通狀況進行分析預判，從而調度綜合交通系統，最大限度避免道路擁堵等。（盧慧婧）

本文由中科院物理所副研究員羅會仟、中科院計算機研究所工程師敖琪進行科學性把關。