世界首台光量子计算机诞生 计算速度加快2.4万倍

它比第一台电子管计算机和晶体管计算机快10到100倍

张丽珍帅

人民日报海外版

5月3日，中科院量子信息与量子技术创新研究所上海实验室，一名科研人员对控制台上的激光干扰器进行了调整。

新华社记者方伟社

5月3日，中国在量子计算机研究方面取得了巨大成就:世界上第一台超越早期经典计算机的光学量子计算机诞生了。这款光学量子计算机是由中国科学技术大学潘建伟教授和他的同事陆朝扬、朱晓波以及浙江大学王浩华教授的研究团队共同开发的，标志着中国在量子计算机研究方面已经进入了世界一流水平。

计算速度提高了24000倍

量子计算机具有超快速的并行计算和模拟能力，计算能力随着可操控粒子的数量呈指数级增长。曾经有人打了个比方:如果传统计算机的速度是自行车，那么量子计算机的速度就像飞机。比如用“天河二号”数十亿次的超级计算机解一个数十亿个变量的方程组需要100年，而用一个数十亿次的量子计算机解同一个方程组只需要0.01秒。

因为计算能力的革命性突破，就像蒸汽机走向工业文明一样，量子计算机将成为未来科技的引擎。实验测试表明，样机的采样速度比国际同行的同类实验至少快24000倍，比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机快10到100倍。“这是首个超越早期经典计算机ENIAC的基于单光子的量子模拟器，为量子计算超越经典计算能力的最终实现奠定了基础。”卢朝阳指出。

占领“量子霸权”的机会

“在量子计算的基础研究领域，有几个大家共同努力的指标节点:一、展现超越第一台电子计算机的计算能力；第二，展示超越商用CPU的计算能力；第三，展示超越超级计算机的计算能力。我们取得的成就只是第一步，一小步，但却是重要的一步。”潘建伟说。

量子计算超越经典计算能力，被国际学术界称为“量子霸权”，具有重大战略意义。目前，IBM、Google、微软和中国的研究团队都致力于量子计算机的研发，中国已经率先为这一目标奠定了坚实的技术基础。据悉，研究团队正在进行20个超导量子比特样品的设计、制备和测试工作，将于今年年底前发布量子云计算平台；计划5年后实现50个量子位的相干操控，计算潜力将超过超级计算机“太湖之光”；构建未来具有量子通信安全的互联网，即量子互联网，大约需要15年的时间。届时，量子计算将极大地改变我们在公共安全、交通、气象监测等领域的生活。

引领量子科学研究的应用

“他们让中国科技大学，也因此让整个中国，在量子计算的世界地图上牢牢占据一席之地。”《新科学家》杂志对潘建伟的团队进行了评价。中国已经成为量子研究领域的领先国家之一。

除了量子计算上的“弯道超车”，中国在量子通信领域也达到了世界顶尖水平，领先欧美国家。中国的量子保密通信技术已经从实验室示范走向产业化和实用化，并朝着高速、长距离和网络化的方向快速发展。世界上第一条量子通信安全干线——“京沪干线”，全长2000多公里，去年建成，目前正在进行最终测试，可以为沿线城市之间的政府和金融机构提供高速、高安全性的信息传输保障。中国科学院量子科学实验卫星墨子，去年8月发射，将实现高速星地量子密钥分配、星地量子纠缠分配和千公里级空地面量子隐形传态。“目前已经建立了星地通道，为后续实验打下基础，最终形成天地一体的量子通信网络。”潘建伟说。