比第一臺電子管計算機和電晶體計算機執行速度快10到100倍
李 貞 張 帥
《 人民日報海外版 》（ 2017年05月04日 第 02 版）
5月3日，一名科研人員在中科院量子資訊和量子科技創新研究院上海實驗室內調整操作檯上的鐳射干擾器。
新華社記者 方 喆攝
5月3日，中國量子計算機研究取得重磅成果：世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機誕生。此臺光量子計算機由中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組等協同研發，標誌著中國在量子計算機研究領域邁入世界一流水平行列。
計算速度加快2.4萬倍
量子計算機具有超快的平行計算和模擬能力，計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長。曾有人打過一個比方：如果現在傳統計算機的速度是自行車，量子計算機的速度就如同飛機。例如，使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變數的方程組，所需時間為100年，而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01秒。
因為計算能力的革命性突破，如同蒸汽機之於工業文明，量子計算機將成為未來科技的引擎。實驗測試表明，該原型機的取樣速度不僅比國際同行類似的實驗加快至少2.4萬倍，同時，通過和經典演算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計算機和第一臺電晶體計算機執行速度快10到100倍。“這是第一臺超越早期經典計算機ENIAC的基於單光子的量子模擬機，為最終實現超越經典計算能力的量子計算奠定了基礎。”陸朝陽指出。
佔據“量子稱霸”先機
“量子計算基礎研究領域有幾個大家共同努力的指標性節點：第一，展示超越首臺電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實現的只是其中的第一步，一小步，但是是重要的一步。”潘建偉介紹說。
超越經典計算能力的量子計算被國際學術界稱為“量子稱霸”，戰略意義重大。目前IBM、谷歌、微軟和中國的研究小組都致力於量子計算機的研發，中國已經領先一步為這一目標奠定了堅實的技術基礎。據悉，研究團隊正在致力於20個超導量子位元樣品的設計、製備和測試，於今年年底前釋出量子云計算平臺；計劃5年之後實現50個量子位元的相干操縱，計算潛力將超越超級計算機“太湖之光”；用15年左右時間，構建天地一體的有量子通訊安全保障的未來網際網路，即量子網際網路。屆時，量子計算將在公共安全、交通運輸、氣象監測等各個領域極大改變我們的生活。
領跑量子科研應用
“他們使得中國科學技術大學，因而也是整個中國，牢牢地在量子計算的世界地圖上佔據了一席之地。”英國《新科學家》雜誌評價潘建偉團隊時說。中國量子科研和應用異軍突起，已經成為世界量子科研領域的領先國家之一。
除了量子計算方面的“彎道超車”，在量子通訊領域，中國已達到世界頂尖水平，領先歐美國家。我國量子保密通訊技術已經從實驗室演示走向產業化和實用化，正朝著高速率、遠距離、網路化的方向快速發展。世界第一條量子通訊保密幹線——全長2000餘公里的“京滬幹線”已於去年全線貫通，目前正在進行最後測試，可為沿線城市間的政府、金融機構等提供高速、高安全等級的資訊傳輸保障。去年8月發射的中科院量子科學實驗衛星“墨子號”，將實現高速星地量子祕鑰分發、星地量子糾纏分發和千公里級的空地量子隱形傳輸。“目前，已建立起星地通道，為後期實驗打下基礎，以便最後形成天地一體的量子通訊網路。”潘建偉說。
