什么是量子計算？ 量子計算的算力指數(shù)級超越電子計算

量子計算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式。對照于傳統(tǒng)的通用計算機，其理論模型是通用圖靈機;通用的量子計算機，其理論模型是用量子力學(xué)規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機。從可計算的問題來看，量子計算機只能解決傳統(tǒng)計算機所能解決的問題，但是從計算的效率上，由于量子力學(xué)疊加性的存在，某些已知的量子算法在處理問題時速度要快于傳統(tǒng)的通用計算機。

量子力學(xué)態(tài)疊加原理使得量子信息單元的狀態(tài)可以處于多種可能性的疊加狀態(tài)，從而導(dǎo)致量子信息處理從效率上相比于經(jīng)典信息處理具有更大潛力。普通計算機中的2位寄存器在某一時間僅能存儲4個二進制數(shù)(00、01、10、11)中的一個，而量子計算機中的2位量子位(qubit)寄存器可同時存儲這四種狀態(tài)的疊加狀態(tài)。隨著量子比特數(shù)目的增加，對于n個量子比特而言，量子信息可以處于2種可能狀態(tài)的疊加，配合量子力學(xué)演化的并行性，可以展現(xiàn)比傳統(tǒng)計算機更快的處理速度。

三體問題是天體力學(xué)中的基本力學(xué)模型。以人類目前的研究進展，它還不能不能被精確求解，即無法預(yù)測所有三體問題的數(shù)學(xué)情景，只有幾種特殊情況已研究。但在近日，這一問題的研究得到了很大一步的進展。

據(jù)CNMO了解，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、趙博等，利用相干合成方法在國際上首次制備了高相空間密度的超冷三原子分子系綜。

科研人員在基態(tài)雙原子分子和原子Feshbach共振附近利用磁締合技術(shù)從簡并的鈉鉀分子-鉀原子混合氣中制備了超冷三原子分子系綜，向基于超冷分子的超冷量子化學(xué)和量子模擬研究邁出了重要一步。

據(jù)悉，科研團隊從量子簡并的鈉鉀分子和鉀原子混合氣出發(fā)，在鈉鉀分子和鉀原子的Feshbach共振附近，通過緩慢地掃描磁場，將鈉鉀分子–鉀原子散射態(tài)絕熱地轉(zhuǎn)移到三原子分子束縛態(tài)，從而利用磁締合技術(shù)相干地制備了高相空間密度的超冷三原子分子系綜。

量子世界的特性，如疊加性、量子糾纏等，是量子計算機優(yōu)越性能的物理根源。量子計算不僅具有加速運算的功能，而且可以將某些在電子計算機上難解的問題變換為可解的問題。

當(dāng)前量子計算機正處在“專用機”階段。盡管如此，將量子專用機與電子超級計算機相結(jié)合，采用量子—經(jīng)典混合算法，依然可以大大提升運算速度，起到量子賦能的效果。這也正是相當(dāng)長一段時間內(nèi)，量子計算機走向?qū)嵱玫闹髁髯龇ā?

量子計算正逐步應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)信息安全、大數(shù)據(jù)和人工智能、化學(xué)生物制藥、金融工程、智能制造等領(lǐng)域，將在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮巨大作用。

近年來，隨著量子信息學(xué)的發(fā)展，“量子”成為人們津津樂道的話題，甚至被披上神秘的面紗。只有客觀認(rèn)識量子世界，才能科學(xué)地將對量子世界的認(rèn)知應(yīng)用到人類生活中。

客觀地說，量子信息技術(shù)時代尚未到來。決定其到來時間的關(guān)鍵要素之一，是量子計算。只有當(dāng)通用量子計算機得到廣泛應(yīng)用時，我們才能說人類社會已經(jīng)進入量子信息技術(shù)時代。

量子計算和量子模擬具有強大的并行計算和模擬能力，不僅能夠解決經(jīng)典計算機無法處理的計算難題，還能有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，從而為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計等提供指導(dǎo)。利用高度可控的超冷量子氣體來模擬復(fù)雜的難于計算的物理系統(tǒng)，可以對復(fù)雜系統(tǒng)進行精確的全方位研究，因而在化學(xué)反應(yīng)和新型材料設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用前景。

超冷分子將為實現(xiàn)量子計算打開新思路，并為量子模擬提供理想平臺。但由于分子內(nèi)部的振動轉(zhuǎn)動能級復(fù)雜，通過直接冷卻的方法來制備超冷分子非常困難。超冷原子技術(shù)的發(fā)展為制備超冷分子提供了一條新途徑。人們可以繞開直接冷卻分子的困難，從超冷原子氣中利用激光、電磁場等來合成分子。從原子和雙原子分子的混合氣中合成三原子分子，是合成分子領(lǐng)域的重要研究方向。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究小組在2019年首次觀測到超低溫下原子和雙原子分子的Feshbach共振。在Feshbach共振附近，三原子分子束縛態(tài)的能量和散射態(tài)的能量趨于一致，同時散射態(tài)和束縛態(tài)之間的耦合被大幅度地共振增強。原子分子Feshbach共振的成功觀測，為合成三原子分子提供了新機遇。

報告全稱為《Global Quantum Computing Market 2021-2031 by Component, Technology, Deployment, Application, Industry Vertical, and Region: Trend Forecast and Growth Opportunity》，共計 187 頁，85 張表格以及 99 個圖表，對全球量子計算市場及其所有細分市場的全面研究和細致的分類。

深度分析和評估來自于優(yōu)質(zhì)的一級和二級信息來源，以及來自整個價值鏈的行業(yè)專業(yè)人士。該報告基于 2019-2021 年的研究，并以 2021 年為基準(zhǔn)年，提供從 2022 年到 2031 年的預(yù)測。

報告中指出由于安全通信和數(shù)字化的需求、先進應(yīng)用的出現(xiàn)和一些行業(yè)對量子計算機的早期采用，對量子計算技術(shù)的投資增加，以及主要供應(yīng)商之間眾多戰(zhàn)略伙伴關(guān)系和合作的崛起，全球量子計算市場到 2031 年將達到 95.631 億美元，在 2021-2031 年期間每年增長 28.6%。