30多年前，化學學家提出了借助量子建立估算系統的構想，隨后科技界就沒有停止過探求。量子計算機到底有何本事，現在走到了哪一步？記者專訪了相關專家。
“在量子計算機面前，傳統的計算機如同‘算盤’”
近段時間，量子計算機領域頻頻傳來重要進展：日本霍尼韋爾公司表示研制出64量子容積的量子計算機，性能是上一代的兩倍；我國本源量子估算公司與中科院量子信息重點實驗室等研究團隊合作，在國際上首次發覺一種控制、讀取量子比特的新思路，為擴充量子比特提供了可能性……
何為量子計算機？簡單地說，當某個裝置處理和估算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就屬于量子計算機。
人們對量子計算機飽含期盼，與傳統計算機遭到困局不無關系。近些年來，傳統計算機性能下降越來越困難，探求全新化學原理的高性能估算技術應運而生。
“量子計算機是芯片規格突破精典化學極限的必然產物，是后摩爾時代的標志性技術?！敝锌圃航淌凇⒅锌圃毫孔有畔⒅攸c實驗室處長郭光燦說，在微觀狀態下，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形態。
傳統計算機用0和1存儲與處理數據，也稱精典比特。量子計算機的神奇之處在于，它的基本估算單元——量子比特可以同時是0和1，即容許“疊加態”共存，因而擁有更強悍的并行能力。舉個反例，即便在800萬本書里找一個詞組，精典計算機的方式是一本一本地搜索，提升速率要用多個處理器來協同求解。而量子的疊加性質，與二補碼算法的運行邏輯不同，致使量子計算機可以分身為800萬臺計算機同時找尋?！霸诹孔佑嬎銠C面前，傳統的計算機如同‘算盤’?！惫鉅N表示。
據本源量子估算公司總工裁張輝介紹，在須要大規模估算的領域，量子計算機可一展拳腳，如推動先進材料制造和新能源開發等。在抗生素研制方面，量子計算機通過精準模擬各類分子、原子的自然演變，可幫助科研人員快速找到對付病毒的抗生素；在公共交通領域，量子估算就能迅速對復雜的交通狀況進行剖析預判，因而調度綜合交通系統，最大限度防止公路堵車。
量子估算應用走出實驗室，得益于它的工程化加快。當前，不少國家都把量子估算當成未來技術制高點，國外外著名的企業紛紛投身量子估算，全球量子估算創業公司超過百家。郭光燦表示，量子估算發展比想像的更快，許多逗留在紙面上的看法漸漸弄成了現實。
“如果以精典計算機發展進程來評判，如今量子計算機處于初期的‘電子管時代’”
量子計算機即使前景寬廣，但落地應用仍是長路漫漫。郭光燦強調，作出量子計算機須要滿足三個基本條件：量子芯片、量子編碼和量子算法。它們分別是實現量子估算的化學系統、確保估算可靠性的處理系統和提升運算速率的關鍵。
“做量子計算機，首先要足夠多的量子比特?！彬v訊量子實驗室中級研究員鄭亞銳解釋說。哪些是量子比特？理論上，自然界中一切有量子效應的載體都可用作量子比特。經過常年探求，科學家發覺，超導、離子阱、光子、超冷原子、半導體量子點等，都存在量子效應，意味著才能用于開發量子計算機。而這種不同的體系，締造了量子計算機不同的技術實現路線。
量子計算機邁向實用，要控制多少個量子比特？鄭亞銳說，通常覺得要控制100萬個量子比特。但眼下，工業界能控制的量子比特還不超過100個。
在宏觀環境下，怎樣保持微觀環境下的量子特點，是量子計算機落地應用的另一個重要障礙。實現這一點，要求較長的相干時間（量子系統衰退的時間常數），以及特別高的保真度?！疤岣弑忍財的康耐瑫r，又不增加保真度，是學術界聚焦的困局。”鄭亞銳說。
“每一個體系都有異同點，究竟哪條路線能實現量子估算，你們心中也不清楚?！睆堓x說。具體地說，半導體量子點路線操控性便捷，但相干時間很短；光學或則離子阱路線相干時間長，但可擴充性差。復旦學院量子信息中心副院長金奇奐表示，近些年來，學界對離子阱路線的基礎研究好多，但工業界關注不夠，工程、工藝上細致的工作剛才起步。
目前，多數開發者選擇的是超導和半導體兩條路線，二者的工程化、工藝化也快速深化。開發者希望，利用先進的半導體、集成電路工藝，在推動量子計算機研發的同時，為未來量子計算機與精典計算機的潛在融合做打算。
從電子管到晶體管，再到集成電路，隨著材料和工藝的迭代，精典計算機性能不斷提高?！叭绻跃溆嬎銠C發展進程來評判，如今量子計算機處于初期的‘電子管時代’?！睆堓x說，如今量子計算機還很“笨”，比智能手機、手提筆記本的速率要慢得多。量子計算機也要經歷一個發展過程。
“量子估算技術是顛覆性技術，關系到未來發展的基礎估算能力”
張輝覺得，真正衡量量子估算能力，是用它來解決問題時量子物理學理論問題，與精典估算相比誰消耗的資源更少。
“目前量子計算機還沒有找到比較合適的應用場景。”金奇奐覺得，真正意義的量子計算機，不能單單證明它能比精典計算機做得好，而是要作出更有價值的工作。假如只能處理某一個專門問題，量子計算機只是一個高效的“伐木工”，曉得怎樣借助木頭做燈具，才是真正有用的量子估算機。
科學家預測，未來10至15年，科學界有可能操縱100量子比特，因而真正實現“量子優勢”。郭光燦說，精典信息技術時代，我國是跟蹤者、模仿者，量子估算是我國成為未來信息技術推動者的機遇。“量子估算技術是顛覆性技術，關系到未來發展的基礎估算能力。誰先把量子計算機搞下來，誰就搶占了量子信息時代的制高點?！?span style="display:none">kFV物理好資源網(原物理ok網)
開發量子計算機門檻較高。創立2年來，本源量子估算公司僅在硬件上就投入數萬元。但科研人員表示，量子估算如同一個洞穴，不曉得上面有沒有“寶藏”，但一定要有勇氣沖進去，瞧瞧上面哪些樣。
5年前，中國科大學與阿里巴巴集團構建聯合實驗室，共同在量子信息科學領域舉辦前瞻性研究，這是國外較早在量子估算上的布局。近年，在量子估算領域，我國科研人員發表了不少有影響力的研究成果。在張輝看來，我國與國際上的“領頭羊”的差別主要不在科研上，而在工程、工藝方面。量子計算機是一個整體，芯片之外，測控、軟件、算法等同樣應高度注重?！澳呐聨赘鶎Ь€之間微弱的干擾，就會影響整體估算性能。”
量子計算機與精典計算機不是對抗關系，不會全面取代精典計算機。“玩筆記本游戲，我們永遠用不著量子計算機。”張輝說，精典計算機發展至今，早已能處理日常中絕大部份任務量子物理學理論問題，未來二者應當會互相融合。
郭光燦覺得，把握量子計算機的關鍵核心技術急不得，須要下真工夫。只有經過深入細致鉆研，經過技術沉淀，才有可能實現突破。尤其是要注重解決工程上的問題，才有可能捉住量子計算機的發展機遇。