量子计算拥抱更多可能
极客时间编辑部
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30 多年前，物理学家费曼提出利用量子构建计算系统。如今，科学家正在验证这一设想。近日，中国计算机学会青年计算机科技论坛发起了一次线上分享会，探讨量子计算机的技术发展路线和前景。人民日报记者喻思南对会议重点内容进行了报道，如下。
相较传统性能高
分享会的主讲者之一、合肥本源量子计算科技有限责任公司副总裁张辉认为，量子计算并非“玄学”，在激光、超导等领域，人们已经广泛应用了量子的特性。不同的是，应用此前多在宏观层面，量子计算则要在微观层面上实现控制，这也意味着更大的难度。
量子计算机在金融分析、药物研究、材料制备等领域都具有很大优势。然而与超级计算机相比，量子计算机有何特别？张辉说，“如果用超级计算机实时规划最优路线，极限是控制几百辆汽车。未来的智慧交通要同时计算几十万辆车的出行路线，在理论上量子计算机能做到。”
经典计算机用 0 和 1 储存与处理数据。而量子计算机的神奇之处在于，它的基本计算单元——量子比特可以同时是 0 和 1，即允许“叠加态”共存。这让其拥有强大的并行计算能力。举个例子，假如在 800 万本书里找一个单词，经典计算机一本本地搜索，而量子计算机则分身为 800 万台计算机同步搜寻。
大数分解上也是如此。曾经有科学家用 1600 台计算机，花了 8 个月的时间，成功分解了一个 129 位大数的质因数，如果用量子计算机可能只需几秒钟的工夫。
这一理论上的潜力，得到了令人振奋的验证。去年 1 月，IBM 发布了全球首款商用量子计算原型机。去年 10 月，谷歌公司宣称用 53 位的专用量子芯片解决了一个随机量子线路采样的数学问题。进步得益于近年来量子计算工程化的推进。当前，几乎所有发达国家都把量子计算当作未来技术制高点，国内外知名的 IT 公司纷纷涉足量子计算。
落地应用挑战多
量子计算机前景远大，但落地应用长路漫漫。
腾讯量子实验室高级研究员郑亚锐称，“研发量子计算机，首先要足够多的量子比特。”理论上，自然界中一切有量子效应的载体都可用作量子比特。一般认为量子比特数量要达到 100 万个，量子计算机才能走向实用。可当下，工业界还没有实现控制 100 个量子比特。
稳定性是量子计算机落地应用的另一个重要指标，这就要求较长的相干时间，以及非常高的保真度。郑亚锐提到，“提高比特数量的同时，又不降低保真度是学术界聚焦的难题。”
经过长期探索，科学家发现超导、离子阱、超冷原子、半导体量子点都能够用于开发量子计算机。这些不同的体系，造就了量子计算机不同的技术实现路线。半导体量子点路线操控方便，但相干时间很短，光学或者离子阱路线，相干时间长，但可扩展性相对差。
目前，多数开发者选择的是超导和半导体两条路线，两者的工程化、工艺化也推进较快。开发者希望借助先进的半导体、集成电路工艺，在推进量子计算机研发之时，还为未来量子计算机与经典计算机的潜在融合埋下伏笔。
清华大学量子信息中心终身副教授金奇奂介绍说，近年来，学界对离子阱路线的基础研究很多，但直到最近几年，才开始有公司大规模开展离子阱量子计算机的研发。军事科学院国防科技创新研究院研究员强晓刚认为，集成光量子芯片技术，是实现大规模可实用化光量子计算系统的重要途径。
发展前景待探索
分享会上科学家预计，未来 10 至 15 年量子计算机有望落地应用，真正实现“量子霸权”，为未来的通用量子计算打下基础。
谈及我国量子计算机的发展水平，张辉表示，与国际“领头羊”有 4—5 年的差距。在他看来，这些差距主要不在科研，而在工程、工艺方面。量子计算机是一个整体，芯片之外，测控、软件、算法同样需要高度重视。
量子计算机会不会把经典计算机挤下舞台？分享者认为，两者不是对抗关系，量子计算机不会全面替代经典计算机。经典计算机发展至今，已经能处理绝大部分日常任务，未来两者应该兼容、融合。
以上就是今天的内容，希望对你有所帮助。
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