近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉研究團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)所、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，成功研制出量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，其處理特定問(wèn)題的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快一百萬(wàn)億倍。

　　這一成果使我國(guó)成功實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算研究的第一個(gè)里程碑——量子計(jì)算優(yōu)越性，相關(guān)論文今天（12月4日）在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。

　　在位于安徽合肥的中科院量子創(chuàng)新研究院，記者看到，最新研制成功的量子計(jì)算原型機(jī)幾乎占據(jù)了半個(gè)實(shí)驗(yàn)室，包含上千個(gè)部件。經(jīng)過(guò)二十多年研究攻關(guān)，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)在量子光源、量子干涉、單光子探測(cè)器等領(lǐng)域的自主創(chuàng)新，成功構(gòu)建了76個(gè)光子100個(gè)模式的高斯玻色取樣量子計(jì)算原型機(jī)“九章”。

　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 陸朝陽(yáng)：它就采取了由76個(gè)光子輸出，然后在100×100的這樣一個(gè)目前世界上最大尺度的這樣一個(gè)干涉儀里面進(jìn)行干涉，那么干涉的過(guò)程其實(shí)也是我們計(jì)完成計(jì)算的這樣一個(gè)過(guò)程。

　　“九章”計(jì)算速度達(dá)超級(jí)計(jì)算機(jī)百億倍

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，“九章”處理特定問(wèn)題的速度比目前世界排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快一百萬(wàn)億倍，同時(shí)也等效地比谷歌去年發(fā)布的53比特量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”快一百億倍，成功實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算領(lǐng)域的第一個(gè)里程碑——量子計(jì)算優(yōu)越性。

　　中國(guó)科學(xué)院院士 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 潘建偉：“九章號(hào)”展示了量子計(jì)算的強(qiáng)大的算力。我們將把它初步用于量子化學(xué)的一些研究，圖論里面的一些組合數(shù)學(xué)方面的一些研究，甚至也可以用于一些機(jī)器學(xué)習(xí)的研究，所以它就可以把有些傳統(tǒng)上認(rèn)為是比較困難的問(wèn)題，用我們的計(jì)算機(jī)就可以來(lái)做一些有效的有益的探索。

　　科研團(tuán)隊(duì)介紹，“九章號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)確立了我國(guó)在國(guó)際量子計(jì)算研究中的第一方陣地位，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量子模擬機(jī)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著計(jì)算能力的進(jìn)一步提升，量子計(jì)算機(jī)將有望在密碼破譯、材料設(shè)計(jì)、藥物分析等具有實(shí)用價(jià)值的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　麻省理工學(xué)院教授 美國(guó)青年科學(xué)家總統(tǒng)獎(jiǎng)得主 德克 英格倫：我認(rèn)為這是一個(gè)了不起的成就，這是開(kāi)發(fā)這些中型量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)里程碑。

　　奧地利科學(xué)院院長(zhǎng) 美國(guó)科學(xué)院院士 安東 蔡林格：這項(xiàng)工作成果很重要，證明了基于光子的量子計(jì)算機(jī)也可能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性。我相信有朝一日量子計(jì)算機(jī)會(huì)被廣泛使用，甚至每個(gè)人都可以使用。

　　擁有并行計(jì)算能力 計(jì)算速度指數(shù)級(jí)增加

　　量子科技，是國(guó)際最為關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。如果將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的速度比作“自行車”，量子計(jì)算機(jī)的速度則是“飛機(jī)”。量子計(jì)算為何具有如此強(qiáng)大的計(jì)算能力？“量子計(jì)算優(yōu)越性”究竟是什么呢？

　　量子就是質(zhì)量、能量等各種物理量的最小單元，而且它也要以某種粒子狀態(tài)存在。如果說(shuō)到能量，比如光，一個(gè)光子就是一個(gè)量子。

　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 陸朝陽(yáng)：量子計(jì)算機(jī)它是利用量子力學(xué)的原理，量子力學(xué)它可以允許一個(gè)物體同時(shí)處于多種狀態(tài)，那么比如說(shuō)0和1同時(shí)存在，它可以做一個(gè)原理上叫做并行計(jì)算，就是很多個(gè)任務(wù)可以一起完成，因此它就有了這樣一種超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。

　　正是因?yàn)榫哂谐斓牟⑿杏?jì)算能力，量子計(jì)算可望通過(guò)特定算法實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的加速。對(duì)于量子計(jì)算機(jī)的研究，科學(xué)界公認(rèn)有三個(gè)指標(biāo)性的發(fā)展階段。

　　中國(guó)科學(xué)院院士 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 潘建偉：在我們的量子計(jì)算里面，第一個(gè)里程碑性的目標(biāo)就是要來(lái)展示量子計(jì)算的優(yōu)越性。我們?cè)诟咚共ㄉ蓸訉?shí)驗(yàn)當(dāng)中構(gòu)建了一個(gè)量子計(jì)算的原型機(jī)，可以比目前最快的超算能夠快10的14次方倍，就相當(dāng)于我這里算一分鐘的東西，用“富岳號(hào)”拿來(lái)算的話，要算一億年它才能把這個(gè)事情給算完，這就是叫做量子優(yōu)越性。就是我總算可以演示某個(gè)功能比傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)算得好了，這樣的話我們就可以進(jìn)一步地去尋找各種各樣的應(yīng)用。

　　潘建偉介紹，將實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性的這臺(tái)量子原型機(jī)命名為“九章”，是為了紀(jì)念中國(guó)古代最早的數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》。在“九章”量子原型機(jī)的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)將通過(guò)提高量子比特的操縱精度等一系列技術(shù)攻關(guān)，力爭(zhēng)盡早研制出可編程的通用量子計(jì)算原型機(jī)。

　　中國(guó)科學(xué)院院士 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 潘建偉：希望能夠通過(guò)15年到20年的努力，能夠研制出通用的量子計(jì)算機(jī)，這樣的話它就可以來(lái)解決很多非常廣泛的問(wèn)題了。比如包括密碼分析、氣象預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)，探索物理學(xué)或者化學(xué)生物學(xué)里面的一些復(fù)雜的問(wèn)題。（總臺(tái)央視記者 帥俊全）

　　（編輯 李冬）