量子計算機到底有多強_先弄明白它的工作原理再來評價

昨天，中科院召開發(fā)布會正式宣布：“世界首臺超越早期經(jīng)典計算機的光量子計算機在中國誕生”。

這件事當然要點贊，不過也要有正確的姿勢。

有人在激動之余，把這件事理解為“世界第一臺量子計算機誕生”，這顯然就不對了。也沒有正確理解中科大潘建偉、陸朝陽、朱曉波和浙大王浩華等教授，經(jīng)過長期攻關獲得的這一成果。

中國這臺量子計算機性能如何？通過公開信息可見：

■ 目前只有一個單光子的量子模擬機，并且證明了通過量子計算的并行性加速求解線性方程組的可行性。

■ 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10-100倍。

實際上，這件事的突破之處體現(xiàn)在以下三個方面：

1、 高效率多光子玻色采樣

在玻色采樣這個問題上，量子算法有著指數(shù)級的優(yōu)勢。潘建偉團隊制造出一臺專門計算玻色采樣的光量子計算機，在計算三光子、四光子、五光子玻色采樣問題時，計算速度比國外同行和早期計算機要快。

2、超導電路中實現(xiàn)10比特糾纏和并行邏輯運算

就目前已經(jīng)公開的情況看，是超導量子系統(tǒng)中最多的比特糾纏數(shù)，這在全世界也是處于領先的水平。

3、使用超導量子處理器求解線性方程組

在四個超導量子比特上，證明了通過量子計算的并行性加速求解線性方程組的可行性。

先說到這里，懂的自然懂，不懂的應該還是不懂……有專業(yè)人士給了量子位一個簡單的總結：是個很棒的成果，但仍然需要冷靜看待。

昨天不少讀者在后臺留言，希望解釋一下量子計算機。那么，接下來量子位就強行講講量子計算機。

目前量子計算機有很多實現(xiàn)的方法，上面潘建偉團隊使用的就是超導+多光子的方法。除此以外，還有半導體量子芯片和離子阱等等路徑。

為了制造量子計算機，谷歌、IBM想出的辦法是用超導回路，深耕半導體行業(yè)幾十年的英特爾希望用傳統(tǒng)的硅晶體管，而一家名為ionQ的公司則是使用離子。

核心原理無非一個：進入量子力學奇怪和反直覺的世界（包括疊加態(tài)以及糾纏、隧穿），加快計算速度。

與傳統(tǒng)計算機使用0或者1的比特來存儲信息不同，量子計算機使用量子比特來存儲信息。量子比特存儲的信息可能是0、可能是1，或者有可能既是0也是1。

量子力學認為，微觀物體可以處于一種“似是而非”的狀態(tài)，即一個原子可以同時處于兩種狀態(tài)。

1個量子比特可以存儲2種狀態(tài)的信息，也就是0和1；2個量子比特就可以存儲4種狀態(tài)的信息，3個8種，4個16種。

量子計算機的性能隨著“量子比特”的增加呈指數(shù)增長，而傳統(tǒng)計算機按“比特位”呈線性增長。總有那么一個臨界點，量子計算機的性能就會超過傳統(tǒng)計算機。

雖然量子計算機看似美好，但目前還有許多挑戰(zhàn)，最大的問題在于這些計算機的精度相比傳統(tǒng)計算機實在是低太多了。一些微小的擾動，都可能帶來極大的破壞。

不久前，在IBM在和ionQ公司的一次量子計算機大比拼中，兩家開發(fā)的計算機分別只有35%和77%的運算正確率。

這還只是5個量子比特的情況，如果是有成千上萬個量子比特，那量子計算機恐怕根本不可能得到正確的結果。

而且5個量子比特的計算機現(xiàn)階段遠遠落后于我們手中的筆記本電腦。

長什么樣？舉個栗子

說一千道一萬，量子計算機到底社么樣？我們來舉一個真實的“栗子”：D-Wave。這家加拿大公司是量子計算機界一個充滿爭議的明星。

D-Wave開發(fā)出了世界上第一臺商用量子計算機。年初，他們推出可以處理2000量子比特的第四代產(chǎn)品：2000Q，售價超過1億元人民幣。