来看看“牛气冲天”的量子计算机到底厉害在哪里

2017年5月3日，中国科学院量子信息和量子科技创新研究院在上海宣布光量子计算机诞生。据新华社报道，该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快了至少24000倍；通过和经典算法比较，其取样速度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。量子计算机为量子计算时代的到来奠定了坚实的技术基础。

世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。（金立旺/新华社）

那么，这款听上去“牛气冲天”的量子计算机长什么样呢？它到底牛在哪里？未来它的潜力又如何？

量子计算机长什么样？

在外观上，这台量子计算机给人的第一感觉就是大，它的体积跟我们平常用的计算机相比有所不同。据《文汇报》介绍，仅量子计算机的量子处理器就占据了约3平方米的实验台，完全无法与小巧的台式机电脑、笔记本电脑比拟。这还不包括一台为它输送光子、需要维持零下269℃低温的单光子发生器。

量子计算机到底牛在哪儿？

虽然量子计算机体积大、携带不方便，可是它的出现还是引起众人的关注。据参考信息网介绍，量子计算机的运行不像经典计算机那样依赖非“0”即“1”的比特信息（即二进制），它依赖的是“量子比特”。那么，计算机从“二进制”到“量子比特”，到底有什么样的进步？

据《钱江晚报》介绍，早期经典的计算机是二进制的，它们只能用“0”和“1”来记录所有的信息状态，每一步只能进行2的1次方，即2次运算；而量子计算机是用量子状态来描述信息，它拥有更快速的运算方式。比如2个量子态（也可以称作“2个比特”）的量子计算机，每一步可进行2的2次方，即4次运算，3个量子态的量子计算机，每一步可以对信息进行2的3次方，即8次运算。

量子计算机未来的潜力如何？

花费大量精力研发出的量子计算机到底有什么样的实际用途呢？它的未来又在哪儿？

量子计算机就是要解决原来的超级计算机解决不了的问题。据《科技日报》报道，量子计算机更擅长解决密码分析、气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探等大规模计算的难题。

从量子计算机擅长的问题上看，其本身存在着巨大的潜在价值，在未来生活中，将会在很多方面发挥巨大作用。相信在不久的将来，量子计算机会带给我们更多惊喜。（乔亚玲）

本文由中国科学院计算机研究所工程师敖琪进行科学性把关。