何為量子計算機(jī)？簡單地說，當(dāng)某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就屬于量子計算機(jī)。而且今后推動科技進(jìn)步少不了它的貢獻(xiàn)。

與今天廣為使用的“經(jīng)典”計算機(jī)相比，量子計算機(jī)通過一種完全不同的方式進(jìn)行計算，因此給計算技術(shù)帶來了全新的可能性。在量子力學(xué)中，物理系統(tǒng)的狀態(tài)需要用波函數(shù)來描述，存在不是非黑即白的狀態(tài)，被稱為量子疊加態(tài)。同時，量子力學(xué)預(yù)言了波函數(shù)的相干、糾纏等經(jīng)典物理理論中沒有的現(xiàn)象。雖然我們很難在日常生活中直接看到這些現(xiàn)象，但它們都能在實驗室中被觀測到。

量子計算機(jī)的“量子”指的就是在計算中利用量子相干、糾纏等效應(yīng)，進(jìn)而能夠用比經(jīng)典計算機(jī)更短的時間完成某些特殊計算。這正是我們研發(fā)量子計算機(jī)的最主要原因。除此以外，量子計算技術(shù)還促進(jìn)了基礎(chǔ)研究和其他量子技術(shù)，例如量子通訊和量子傳感等。

“量子計算機(jī)是芯片尺寸突破經(jīng)典物理極限的必然產(chǎn)物，是后摩爾時代的標(biāo)志性技術(shù)。”中科院院士、中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦說，在微觀狀態(tài)下，量子是一個不可再分割的基本單位。人們所熟知的電子、光子等微觀粒子，都是量子的一種表現(xiàn)形態(tài)。2020年12月，中國的量子計算原型機(jī)“九章”求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級計算機(jī)要用6億年。

據(jù)本源量子計算公司副總裁張輝介紹，在需要大規(guī)模計算的領(lǐng)域，量子計算機(jī)可一展拳腳，如助力先進(jìn)材料制造和新能源開發(fā)等。在藥物研發(fā)方面，量子計算機(jī)通過精準(zhǔn)模擬各種分子、原子的自然演進(jìn)，可幫助科研人員快速找到對付病毒的藥物；在公共交通領(lǐng)域，量子計算能夠迅速對復(fù)雜的交通狀況進(jìn)行分析預(yù)判，從而調(diào)度綜合交通系統(tǒng)，最大限度避免道路擁堵。

但是研發(fā)量子計算機(jī)，首先要足夠多的量子比特。理論上，自然界中一切有量子效應(yīng)的載體都可用作量子比特。鄭亞銳說，一般認(rèn)為量子比特數(shù)量要達(dá)到100萬個，量子計算機(jī)才能走向?qū)嵱谩？僧?dāng)下，工業(yè)界還沒有實現(xiàn)控制100個量子比特。目前，多數(shù)開發(fā)者選擇的是超導(dǎo)和半導(dǎo)體兩條路線，兩者的工程化、工藝化也推進(jìn)較快。開發(fā)者希望借助先進(jìn)的半導(dǎo)體、集成電路工藝，在推進(jìn)量子計算機(jī)研發(fā)之時，還為未來量子計算機(jī)與經(jīng)典計算機(jī)的潛在融合埋下伏筆。

由此可見，量子計算機(jī)雖然前景廣闊，但落地應(yīng)用仍是長路漫漫。或許量子計算一旦被應(yīng)用，世界將迎來信息科技的大爆發(fā)。

總結(jié)

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