量子計(jì)算機(jī)"九章"有多厲害 比目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)快一百萬(wàn)億倍

　　12月4日，包括本報(bào)在內(nèi)的許多媒體報(bào)道了一個(gè)量子計(jì)算的大成果：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉、陸朝陽(yáng)等人構(gòu)建了一臺(tái)76個(gè)光子100個(gè)模式的量子計(jì)算機(jī)“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快一百萬(wàn)億倍。也就是說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)需要一億年完成的任務(wù)，“九章”只需一分鐘。同時(shí)，“九章”也等效地比谷歌去年發(fā)布的53個(gè)超導(dǎo)比特量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)“懸鈴木”快一百億倍。

　　然而，很多讀者在驚嘆這一重大科研成果的同時(shí)，卻對(duì)其中的原理、成果的意義、量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用前景不明就里，甚至有讀者反映，“每個(gè)漢字都認(rèn)識(shí)，但還是不懂”。為此，本報(bào)記者采訪了相關(guān)專(zhuān)家，嘗試揭開(kāi)“九章”神秘的面紗，了解量子計(jì)算機(jī)的原理。

　　什么是量子計(jì)算機(jī)

　　“量子計(jì)算機(jī)是用量子力學(xué)原理制造的計(jì)算機(jī)，目前還處于很初步的階段。相應(yīng)的，現(xiàn)有的我們?cè)谟玫挠?jì)算機(jī)被稱(chēng)為經(jīng)典計(jì)算機(jī)。”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室副研究員袁嵐峰一直致力于科普寫(xiě)作，他告訴記者，兩者的計(jì)算形式不一樣，“電腦通過(guò)電路的開(kāi)和關(guān)進(jìn)行計(jì)算，而量子計(jì)算機(jī)則是以量子的狀態(tài)作為計(jì)算形式。”

　　我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔X，不管是屏幕上的圖像還是輸入的漢字，這些信息在硬件電路里都會(huì)轉(zhuǎn)換成1和0，每個(gè)比特要么代表0，要么代表1，這些比特就是信息，然后再進(jìn)行傳輸、運(yùn)算與存儲(chǔ)。正是因?yàn)檫@種0和1的“計(jì)算”過(guò)程，電腦才被稱(chēng)為“計(jì)算機(jī)”。

　　而量子計(jì)算，則是利用量子天然具備的疊加性，施展并行計(jì)算的能力。“量子力學(xué)允許一個(gè)物體同時(shí)處于多種狀態(tài)，0和1同時(shí)存在，就意味著很多個(gè)任務(wù)可以同時(shí)完成，因此具有超越計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。”中科大教授陸朝陽(yáng)說(shuō)，每個(gè)量子比特，不僅可以表示0或1，還可以表示成0和1分別乘以一個(gè)系數(shù)再疊加，隨著系數(shù)的不同，這個(gè)疊加的形式可能性會(huì)很多很多。

　　“目前的量子計(jì)算機(jī)使用的是如原子、離子、光子等物理系統(tǒng)，不同類(lèi)型的量子計(jì)算機(jī)使用的是不同的粒子，這次的‘九章’使用的是光子。”袁嵐峰說(shuō)。

　　袁嵐峰告訴記者，量子計(jì)算機(jī)并不是對(duì)所有的問(wèn)題都超過(guò)經(jīng)典計(jì)算機(jī)，而是只對(duì)某些特定的問(wèn)題超過(guò)經(jīng)典計(jì)算機(jī)，因其對(duì)這些特定的問(wèn)題設(shè)計(jì)出高效的量子算法。“對(duì)于沒(méi)有量子算法的問(wèn)題，例如最簡(jiǎn)單的加減乘除，量子計(jì)算機(jī)就沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)。”