量子计算机中国造 “速度革命”新飞跃
——量子时代的探寻与追问
5月3日，一名科研人员在中科院量子信息和量子科技创新研究院上海实验室内调整操作台上的激光干扰器。新华社记者 方喆 摄
世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机3日在上海亮相，十个超导量子比特纠缠首次成功实现，中国科学家再次站在了创新的前沿。
一个世纪前，那场关于“上帝到底掷不掷骰子”的爱因斯坦－玻尔论战，为人类开启了量子世界之门；进入21世纪，量子通信、量子计算等核心技术飞速发展，一场新的量子革命正在到来。
微观世界的运行，远比人类想象得更神秘。世界首颗量子通信卫星、十光子纠缠、天地一体化量子通信网络……中国“量子人”一系列突破性进展，在量子革命的发展史上，标注下新的印记。
新版“神算子”有多神？——未来将秒杀超级计算机
芯片越来越小，传统计算机未来必将遭遇计算极限。求解一个亿亿亿变量（10的24次方）的方程组，利用目前的超级计算机，大约需要100年。而对类似这样的大规模计算难题，如果借助万亿次量子计算机，只需0.01秒。
全新的量子计算机利用量子特有的“叠加状态”，以采取并行计算的方式，让速度以指数量级地提升。中国科学技术大学潘建伟院士和陆朝阳教授等研制的光量子计算机，已经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运行速度快10倍至100倍。
据介绍，关于量子计算研究的系列成果已经发表于《自然·光子学》等国际权威学术期刊上。“这意味着，中国科学家研制出了量子计算领域的埃尼亚克（第一台电子管计算机ENIAC）。”《自然·光子学》的审稿人表示。
潘建伟说，在量子计算基础研究领域，就计算能力而言，科学界有三个达成共识的指标性节点：第一步超越首台经典计算机，第二步超越商用CPU，第三步超越超级计算机。“目前我们实现的只是其中的第一步，但这一小步却是重要的一步。”
陆朝阳表示，预计年底可以实现操纵20个量子比特、达到目前商用CPU水平；到2020年，有望实现操纵45个量子比特的目标，向经典超级计算机的计算能力发起挑战。
全球角力场有几多？——欧美投入数十亿美元布局
由于量子计算的巨大潜在价值，欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源，开展协同攻关，大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也强势介入量子计算研究。
来自中国科学院量子信息和量子科技创新研究院的信息显示，国际学术界关于量子计算技术的发展，集中于光子、超冷原子和超导线路这三个研究体系。其中，在光子体系，潘建伟团队在国际上率先实现了五光子、六光子、八光子和十光子纠缠，一直保持国际领先水平，其“多光子纠缠及干涉度量”项目获得2015年度国家自然科学奖一等奖。
“最快带来实际价值的体系是超冷原子量子模拟，将来很可能集成化的是超导量子计算，谷歌、IBM都在投入大量资源，积极布局。”潘建伟说。
2015年，谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。此次，潘建伟及其同事朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，首次实现10个超导量子比特的纠缠，在基于超导体系的量子计算机研究方面取得突破性进展。
不过，由于高精度量子操控技术的极端复杂性，目前对其的研究仍处在早期发展阶段。“量子计算机就像初生的婴儿，未来最终会长成什么样子，对整个科学界还是个未知数。”潘建伟说。
