什么是量子計(jì)算？ 量子計(jì)算的算力指數(shù)級(jí)超越電子計(jì)算

量子計(jì)算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。對(duì)照于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)，其理論模型是通用圖靈機(jī);通用的量子計(jì)算機(jī)，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(jī)。從可計(jì)算的問(wèn)題來(lái)看，量子計(jì)算機(jī)只能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所能解決的問(wèn)題，但是從計(jì)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(wèn)題時(shí)速度要快于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)。

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(jì)算機(jī)中的2位寄存器在某一時(shí)間僅能存儲(chǔ)4個(gè)二進(jìn)制數(shù)(00、01、10、11)中的一個(gè)，而量子計(jì)算機(jī)中的2位量子位(qubit)寄存器可同時(shí)存儲(chǔ)這四種狀態(tài)的疊加狀態(tài)。隨著量子比特?cái)?shù)目的增加，對(duì)于n個(gè)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(jì)算機(jī)更快的處理速度。

三體問(wèn)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(jìn)展，它還不能不能被精確求解，即無(wú)法預(yù)測(cè)所有三體問(wèn)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(wèn)題的研究得到了很大一步的進(jìn)展。

據(jù)CNMO了解，中國(guó)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(guó)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(jiǎn)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(tuán)隊(duì)從量子簡(jiǎn)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(guò)緩慢地掃描磁場(chǎng)，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(jì)算機(jī)優(yōu)越性能的物理根源。量子計(jì)算不僅具有加速運(yùn)算的功能，而且可以將某些在電子計(jì)算機(jī)上難解的問(wèn)題變換為可解的問(wèn)題。

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

量子計(jì)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(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮巨大作用。

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

客觀地說(shuō)，量子信息技術(shù)時(shí)代尚未到來(lái)。決定其到來(lái)時(shí)間的關(guān)鍵要素之一，是量子計(jì)算。只有當(dāng)通用量子計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用時(shí)，我們才能說(shuō)人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入量子信息技術(shù)時(shí)代。

量子計(jì)算和量子模擬具有強(qiáng)大的并行計(jì)算和模擬能力，不僅能夠解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法處理的計(jì)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(kāi)發(fā)、新材料設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)。利用高度可控的超冷量子氣體來(lái)模擬復(fù)雜的難于計(jì)算的物理系統(tǒng)，可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)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(jì)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

超冷分子將為實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算打開(kāi)新思路，并為量子模擬提供理想平臺(tái)。但由于分子內(nèi)部的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)復(fù)雜，通過(guò)直接冷卻的方法來(lái)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(kāi)直接冷卻分子的困難，從超冷原子氣中利用激光、電磁場(chǎng)等來(lái)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究小組在2019年首次觀測(cè)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(shí)散射態(tài)和束縛態(tài)之間的耦合被大幅度地共振增強(qiáng)。原子分子Feshbach共振的成功觀測(cè)，為合成三原子分子提供了新機(jī)遇。

報(bào)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(jì) 187 頁(yè)，85 張表格以及 99 個(gè)圖表，對(duì)全球量子計(jì)算市場(chǎng)及其所有細(xì)分市場(chǎng)的全面研究和細(xì)致的分類。

深度分析和評(píng)估來(lái)自于優(yōu)質(zhì)的一級(jí)和二級(jí)信息來(lái)源，以及來(lái)自整個(gè)價(jià)值鏈的行業(yè)專業(yè)人士。該報(bào)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(cè)。

報(bào)告中指出由于安全通信和數(shù)字化的需求、先進(jìn)應(yīng)用的出現(xiàn)和一些行業(yè)對(duì)量子計(jì)算機(jī)的早期采用，對(duì)量子計(jì)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(jì)算市場(chǎng)到 2031 年將達(dá)到 95.631 億美元，在 2021-2031 年期間每年增長(zhǎng) 28.6%。