一篇文章解读:中国量子计算原型《九章》到底有多厉害？
近日，中国科学技术大学潘建伟研究团队与中国科学院上海微系统研究所、国家并行计算机工程与技术中心合作，成功研制出量子计算原型“九章”，比目前最快的超级计算机处理具体问题的速度快100万亿倍。
这一成果成功实现了我国量子计算研究的第一个里程碑，即——量子计算优越性。相关论文发表在今天(12月4日)的国际学术期刊《科学》上。
在安徽合肥中国科学院量子创新研究所，记者看到，新开发的量子计算原型几乎占据了实验室的一半，包括数千个组件。经过20多年的研究和探索，研究团队通过量子光源、量子干涉、单光子探测器等领域的自主创新，成功构建了76个光子、100个模式的高斯玻色采样量子计算原型“九章”。
中国科学技术大学教授卢朝阳：输出需要76个光子，然后在100100的干涉仪中进行干涉，这是目前世界上最大的尺度，所以干涉过程其实就是这样一个过程，我们打算完成计算。
“九章”计算速度达超级计算机百亿倍
实验结果表明，《九章》处理具体问题的速度比目前世界第一的超级计算机“福越”快100万亿倍，比谷歌去年发布的53位量子计算原型“悬铃木”快100亿倍，成功实现了量子计算领域的第一个里程碑。
中国科学院院士、中国科技大学教授潘建伟：《九章》展示了量子计算强大的计算能力。我们将把它应用到量子化学、图论中的组合数学甚至机器学习的一些研究中，这样它就可以处理一些传统上被认为比较困难的问题，并利用我们的计算机做一些有效而有益的探索。
据研究团队介绍，“九章”量子计算原型奠定了中国作为国际量子计算研究第一方阵的地位，为未来实现大规模量子模拟器奠定了技术基础。随着计算能力的进一步提高，量子计算机有望在密码破译、材料设计、药物分析等具有实用价值的领域发挥重要作用。
麻省理工学院教授、美国青年科学家总统奖获得者德克恩格隆德(Dirk englund)说：我认为这是一项了不起的成就，也是开发这些中型量子计算机的里程碑。
奥地利科学院院长、美国科学院院士安东切林格：这项工作非常重要，证明了基于光子的量子计算机也可能实现量子计算的优越性。我相信有一天量子计算机会得到广泛的应用，甚至对每个人都是如此。
拥有并行计算能力 计算速度指数级增加
量子科学与技术是世界上最受关注的前沿热点之一。如果把传统计算机的速度比作“自行车”，那么量子计算机的速度就是“飞机”。量子计算为什么这么强大？什么是「量子计算的优越性」？
量子是质量、能量等物理量的最小单位，也是以某种粒子状态存在的。说到能量，比如光，光子就是量子。
中国科学技术大学教授卢朝阳：量子计算机利用了量子力学的原理。量子力学允许一个物体同时处于多种状态。例如，0和1同时存在。原则上可以做一个并行计算，也就是很多任务可以一起完成。因此，它具有超越经典计算机的计算能力。
正是因为其超快的并行计算能力，量子计算才可以通过特定的算法进行指数级加速。对于量子计算机的研究，科学界已经认识到有三个指标发展阶段。
中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟：在我们的量子计算中，第一个里程碑式的目标就是展示量子计算的优越性。我们在高斯波颜色采样实验中搭建了一个量子计算的原型，可以比目前最快的超级计算快10倍到14次方，相当于我在这里计算了一分钟。如果是傅月算的话，要一亿年才能算完。这叫量子优越感。也就是我终于可以论证某个功能比传统的超级计算机更好，让我们进一步寻找各种应用。
潘建伟介绍，实现量子计算优越性的量子原型被命名为《九章》，以纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。研究团队将在“九章”量子原型的基础上，通过提高量子比特的操控精度等技术研究，力争尽快研制出可编程的通用量子计算原型。
中国科学院院士、中国科技大学教授潘建伟希望通过15到20年的努力，研制出一种通用的量子计算机，使其能够解决很多非常广泛的问题。比如包括密码分析，天气预报，药物设计，探索一些物理或化学生物学的复杂问题。
(来源：央视新闻)