導讀

　　姚期智認為，量子計算在現階段基本上已經是呼之欲出，但是，做最后的一里路，是一個非常艱難的過程?！耙驗榇蠹叶歼€沒有考慮怎么糾錯，這是一個非常難的問題，最后一里路，也是非常長的一里路?！薄　?/P>

　　隨著光量子比特糾纏的數字不斷擴大，國內科學家在量子計算領域的研究駛入了快車道。

　　日前，21世紀經濟報道記者從中國科技大學獲悉，該校教授潘建偉及其同事陸朝陽、劉乃樂、汪喜林等在國際上首次實現18個光量子比特的糾纏，再次刷新了所有物理體系中最大糾纏態制備的世界紀錄。

　　量子糾纏是物理學概念。在業界被稱為“量子計算之父”的潘建偉曾經解釋說，量子糾纏是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態，無論粒子之間相隔多遠，測量其中一個粒子必然會影響其它粒子，這被稱為量子力學非定域性。

　　因此，量子糾纏的疊加對于量子計算的發展至關重要。6日，阿里巴巴達摩院量子實驗室量子科學家徐華告訴21世紀經濟報道記者，中國科技大學的這項破紀錄的成果意義巨大。在量子力學基本原理上，是利用量子疊加、量子糾纏這些東西組合形成量子邏輯，實現信息處理的能力。而量子計算需多個光量子比特糾纏，數量越多意味著處理數據的能力可能會越強。

　　在國內，除了中國科學技術大學、清華大學等在著力投入量子計算之外，一些領軍的科技公司如BAT等也已經加入到軟件領域的研發中。某高校一名研究員19日對21世紀經濟報道記者表示，量子計算可以進行大量的模擬和并行計算，從而助推人工智能行業的應用，對制藥、生物、金融等需要大量數據的行業都會造成深遠影響。

　　不過，下一步要實現更多個量子比特的糾纏，需進行高精度、高效率的量子態制備和獨立量子比特間相互作用的精確調控。隨著量子比特數的增加，操縱帶來的噪聲、串擾和錯誤也隨之增加。這對量子體系的設計、加工和調控要求極高，對量子糾纏和量子計算的發展構成了巨大挑戰。

　　突破大規模計算

　　量子計算機是一種遵循量子力學規律，進行高速運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，一旦實現，意味著計算速度會有數十億倍的提高。這一計算能力的飛躍，將遠遠超越從算盤到當代超級計算機的提升。

　　以阿里巴巴最近推出的“人臉識別”判斷，量子計算可以達到的處理速度令人難以想象。假設人們把這種量子計算機運用到監控領域，它可以瞬間在數據庫中掃描60億地球人的臉，并實時辨別出一個人的身份。

　　對數據的處理可以實現運算的并行，運算速度會大大提高，同時，量子計算的速度會隨著實驗可操縱的糾纏比特數的增加而呈指數級提升。因此，未來量子計算機可應用于需要大規模計算的科學難題。

　　據悉，潘建偉團隊研發的光量子計算機，在超導電路中能實現10比特糾纏和并行邏輯運算。這個科研用的模擬機，性能比人類第一臺電子管計算機（1946年誕生）和第一臺晶體管計算機（1954年誕生）快10到100倍。

　　量子計算應用最實際的領域是在通信和人工智能方面。量子通信可以最大限度地保證用戶的隱私和信息安全，也正因為這樣，量子通信在國家信息安全層面有著越來越迫切的現實需求，這也是包括中國、美國及歐洲大力投入的原因。

　　據悉，北京和上海之間建造的長約2000公里的“京滬干線”是世界上第一條量子通信網絡。去年3月，阿里云公布了全球首個云上量子加密通訊案例，通過建立多個量子安全傳輸域，為客戶提供無條件安全數據傳輸服務。

　　前述研究員認為，量子密碼具有唯一性，很難被破解，也是它優于傳統計算機的原因，但是，量子計算機適合解決復雜的優化問題，并不能實現傳統計算機的其他功能。同時，由于量子計算芯片工作環境要接近絕對零度，目前成本很高也難以小型化。所以，量子計算落地應用還需要加強產學研的合作，以推進市場化落地。

　　“最后一里路”難題

　　在業界，量子計算仍然存在分歧。但是，隨著科技成果的陸續發布，產學界都達成了共識：即量子計算會對社會經濟產生重大影響，且無法回避量子計算時代的到來。

　　今年3月，谷歌宣布實現72個量子位的原型機，5月，阿里巴巴達摩院量子實驗室發布消息，稱已研發出當前世界最強的量子電路模擬器“太章”，成功模擬了81比特40層作為基準的谷歌隨機量子電路。

　　此前，中國科學院院士、量子計算專家、圖靈獎獲得者姚期智在公開演講中表示，自己目前最興奮的兩個熱門方向就是量子計算和人工智能，二者能夠有效結合在一起?！坝钪娼o我們兩個很大的挑戰，第一，量子物理能夠做出很精妙的事情，如果沒有量子計算我們就不能引領它；在軟件方面，我們人類能不能到達大自然所孕育出來的物種的水平。如果能夠把量子計算和AI放在一起，我們可能做出連大自然都沒有想到的事情?！?/P>

　　目前，中美是世界上在量子計算領域取得重大突破的兩個主要國家，美國在近年每年投入超過2億美元到該領域的研發。在國內，科學界也在努力突破，就在潘建偉團隊首次實現了18個量子比特的糾纏，成功刷新美國在這一領域的紀錄后。同一時期，中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦及其團隊在一個128節點的計算機集群上，完成了64量子比特、深度為22的量子隨機線路的模擬。

　　在業內看來，這些破紀錄的成果，不能僅停留在理論階段，必須要落地到場景中去。國內的電子商務、手機游戲、在線搜索、移動支付、社交媒體、視頻流、在線出行、外賣等各個行業，已經積累了海量的數據，量子計算將有助于政府和企業進行數據分析并加以利用。此外，也有望加快人工智能解決復雜領域的問題，如面部識別、機器學習和自動駕駛等等。

　　姚期智認為，量子計算在現階段基本上已經是呼之欲出，但是，做最后的一里路，是一個非常艱難的過程?！耙苍S在以后的半年、一年有很多地方都會宣布，能夠有50個量子比特、100個量子比特的機器。這些當然令人興奮，離實用還差得很遠。因為大家都還沒有考慮怎么糾錯，這是一個非常難的問題，最后一里路，也是非常長的一里路?！?/P>

責任編輯：韓希宇