视频 | 200秒干完6亿年的活儿 这台计算机如何改变未来?

在量子计算领域，我国实现重大突破。

12月4日，国际著名学术期刊《科学》杂志刊登了来自中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等研究团队的重磅成果，76个光子的原型机“九章”问鼎全球最快计算机。这一成果，也使我国成为继美国之后第二个实现“量子优越性”的国家。

“九章”算法有多牛？

所谓“量子优越性”，是指量子计算原型机，在某个问题上的计算能力超过了当下最强的传统计算机。

根据现有的实验显示，“九章”求解5000万个样本的“高斯玻色取样”所需要的时间是200秒，而目前世界上最快的超级计算机，处理同样的样本，则需要6亿年。换言之，在同一赛道上，“九章”的速度是目前世界最快超级计算机的100万亿倍。

而且从等效来看，相比于去年美国谷歌公司推出的量子计算原型机“悬铃木”，“九章”的计算速度还要快100亿倍，并且，“九章”还弥补了“悬铃木”依赖样本数量的技术漏洞。

不过值得关注的是，在量子计算机领域，中美采用了不同的量子计量单位。我们采用的是光子，而谷歌采用的是超导量子比特。

关于这两条路线的不同之处，“九章”量子计算机团队的主要研究人员之一，中国科学技术大学教授陆朝阳告诉我们，目前大家在做量子计算用到了各种不同路线，因为我们还不能确切的知道哪一种最终会胜出。各个体系，各有优缺点，可以说两条路线既是“朋友”，也是“敌人”。未来，基于两种技术路线的算力竞争依然会继续，团队还将在“九章”的基础上继续开展技术攻关。

“九章”何以后来居上？

事实上，就在去年谷歌宣布“悬铃木”的同期，潘建伟团队已经实现了20光子输入的玻色取样，输出复杂度相当于48个量子比特的输出态空间，逼近了“量子计算优越性”。

当时团队曾表态，两年后就能实现“量子计算优越性”，也就是西方科学界所说的“量子霸权”。现在仅仅时隔一年，我们就做到了76个光子，实现了“量子计算优越性”，这个突破比预想中来得更快。

对于取得突破的关键点，陆朝阳表示，此前的研究成果为中国实现“量子计算优越性”打下扎实基础。“九章”项目并非一蹴而就。

科研团队花了20余年，在量子光源、量子干涉、单光子探测器等领域坚持自主创新，攻克了多项技术难题。例如在锁相精度方面，陆朝阳打比方形容说是“相当于从上海到杭州，在100公里的传输距离上，误差不能超过一根头发的直径”。

从量子计算机的发展来看，国际同行公认有三个指标性的发展阶段。

第一阶段，研制专用机，解决算力问题，实现量子计算优越性；第二阶段，研制可以相干操控数百量子比特的量子模拟机，用来解决一些重大使用的计算问题；第三阶段，则是实现可编程的通用量子计算机。

陆朝阳表示，我们现在仅仅是实现了第一阶段的量子计算优越性，离第三阶段所谓通用量子计算机的研发之路依然任重道远。不过，可以肯定的是，距离第二阶段已经非常近了，目前有很多关于这方面的研究，估计在5年之内，肯定会有第二阶段的一系列成果出现。

量子计算机将会引发怎样的革命？

随着近年来量子计算和量子通信领域研究的突破，量子科技也成为新一轮科技革命和产业变革的新高地。

目前，量子科技主要有三个方向，量子计算、量子通信和衍生出来的量子精密测量。

量子计算，无论是计算速度还是安全性，都是传统计算机所远远无法比拟的。在今年的达沃斯论坛上，科学家认为，量子计算有望在大分子开发、加密算法破译、人工智能、云计算等领域得以应用，助力数字经济发展。国内外科技巨头，包括谷歌、亚马逊、IBM、微软和阿里、华为、腾讯等都纷纷入局量子竞赛。

而在量子通信领域，目前我国已经率先建成“京沪干线”，发射“墨子号”量子通信卫星，实现了全球首次洲际量子通信，走在了全球技术研发和成熟商用的最前沿。

特别是在今年发布的十四五规划和2035年远景目标建议中，量子信息和人工智能、集成电路，被放在当前优先发展的前沿科技前三位，可见我国对于量子科技地位的重要认可。

谈到普通人眼里如“天书”般的量子科技会如何应用到未来生活，陆朝阳用了灯泡的发明做了比喻。

他认为，正如灯泡发明后又出现了激光技术一样。虽然激光技术没有像灯泡一样用于老百姓的日常照明中，但它在激光通讯、切割、光刻等领域发挥的作用，也同样影响到了人们的生活，量子计算机也是如此。

虽然量子计算机产生之后，我们日常生活里还是会用传统的计算机，但是对于一些即使是超级计算机都无法解决的高复杂的问题，例如材料、药物的设计，算法的优化等，量子计算机就可发挥作用。它会和激光类似，一开始会成为实验室里的工具，一段时间后逐渐走进普通人的生活。

（看看新闻Knews编辑 董亚欢）