來源：海報新聞

5月8日，擁有全球最大量子比特數的超導量子體系在中國誕生了！站在第二次量子革命興起的起點上，中國已跻身第一梯隊，這将是中國第一次有基礎、有能力全面介入和參與的一次技術革命。

世界之最！62比特！

量子計算原型機“祖沖之号”問世

近日，中科院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊，成功研制了62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之号”，并在此基礎上實現了可編程的二維量子行走。

要解釋“祖沖之号”有多強，首先要了解一個問題，量子計算機是什麼？

量子計算機和我們普遍理解的電腦差别很大，二者在計算形式上有着本質的區别。日常生活中使用的電腦，通過電路的開和關來進行計算，不管是屏幕上的圖像還是輸入的漢字，都會在硬件電路裡轉換成1和0，再進行傳輸、運算、存儲。而量子計算機則是以量子的狀态作為計算形式，目前量子計算機使用的主要是原子、光子等物理系統，不同類型的量子計算機使用的是不同的粒子，比如去年年底我國研究團隊研制出的量子計算原型機“九章”，就是光量子計算原型機。

那麼，量子計算原型機“算術”有多強呢？實驗結果顯示，“九章”處理特定問題的速度比目前排名世界第一的超級計算機要快100萬億倍！成功實現了量子計算領域的第一個裡程碑——量子計算優越性。

二維超導量子比特芯片示意圖, 每個橘色十字代表一個量子比特。

這次中國科學技術大學潘建偉院士團隊成功研制的超導量子計算原型機“祖沖之号”，是目前國際上超導量子比特數量最多的，操縱的超導量子比特達到62個。

那麼，量子比特數量最多意味着什麼呢？

中國科學院科學傳播研究中心副主任袁岚峰解釋道：“首先它實現的事情是量子随機行走，它營造出了62個國際象棋棋盤上的空間，用這樣一個模型，它可以實現通用量子計算，也就是說量子計算能夠實現的任何功能和計算任務都可以通過這樣一種方式來實現。”

不可分割不可測

“世紀幽靈”量子有多神奇？

“遇事不決，量子力學。”過去，人們談到“量子”，第一感覺就是深奧和陌生。如今，量子以及量子産品作為當下全球最前沿科技，正逐步走進我們的生活。

一問，何為量子？

構成物質的最小單元是基本粒子，而量子是質量、體積、能量等各種物理量的最小單元，它也是以某種粒子狀态存在的。比如說光，我們看到的是一整片明亮，但如果進入微觀世界就能發現這片光是由無數光子組成的，可以想象一下，我們每一舉手、每一投足，甚至是每一個呼吸都有上萬億的量子在移動。其看不見摸不着，但卻真實存在，因此又被稱作“世紀幽靈”。

二問，量子有何特性？

作為各種物理量的最小單位，量子不能再進行分割，但這并不代表每個量子都是一成不變的，因為它同時具備不确定性。

中科院物理所固态量子實驗室主任範桁曾舉過一個例子：一個圓柱體水杯，從正面來看是一個矩形，但從頂部來看，我們就會看到一個圓形。從不同的方向可以讀取到不同的狀态，同時任何來自外部的探測都會對量子狀态産生幹擾，這就是量子的不确定性，也稱作量子的“測不準原理”。此外，量子還具有波粒二象性、量子隧穿、量子糾纏、量子疊加等特性。

三問，量子能幹什麼？

說了量子這麼多神奇特性，當然是為了知道它能幹什麼。比如“量子疊加”原理就被科學家利用，開發出了超導量子計算機。所謂“量子疊加”指的是一個量子可以同時存在好幾種狀态，形象點說，就像孫悟空的分身術，遇到大量敵人時，孫悟空就會從腦後拔出三根救命毫毛，變出無數分身，一群猴子一起打妖怪，戰鬥力自然是幾何級提升。

量子也是如此，科學家利用它的分身術，使我們的計算機實現定型運算，比如10的90次方，它比宇宙中所有粒子數還多，去分解這樣一個天文級大數，普通計算機需要15萬年，而未來的量子計算機隻需要數秒。

中國跻身量子科技領域第一梯隊

“量子 ”産業集群深耕齊魯

衆誠智庫14日發布的《2021年全球量子信息發展報告》顯示，中國在量子通信領域的論文發表數量長期居于國際前列；2020年在量子計算領域和量子測量領域的論文發表數量均僅次于美國，位列第二位。

2017年6月16日，安徽合肥，中科院院士、中國科學技術大學教授，量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉與“墨子号”量子衛星模型合影。

這一領域的發展始終得到黨和國家的高度重視。經過近20年的發展，我國在量子科技領域形成了具有相當體量和規模的研究隊伍，突破了一系列重要科學問題和關鍵核心技術，産出了世界首顆量子科學實驗衛星“墨子号”、量子保密通信“京滬幹線”、“九章”光量子計算原型機、多光子糾纏幹涉度量、量子反常霍爾效應等一批具有重要國際影響力的成果。

總體而言，我國在量子通信的研究和應用方面處于國際領先地位，在量子計算方面與發達國家處于同一水平線，在量子精密測量方面發展迅速。中國科學院院士薛其坤此前表示，中國在量子科技領域總體已處于國際第一梯隊。

山東是國内最早布局量子科技與産業的少數幾個省份之一。自量子科技落地山東起，便深深紮根于這片土地，先是在濟南創立了山東量子科學技術研究院有限公司，量子通信團隊正式落地山東，拉開了量子通信在山東産業化的序幕。随後又專門創建了量子信息技術研究機構——濟南量子技術研究院，開展量子信息基礎研究和應用基礎研究。

在項目引進方面，以濟南量子院作為承擔主體，在濟南高新區啟動新一代超導量子器件與芯片研制項目，并列入中國“算谷”規劃建設内容；在應用示範方面，建成了當時世界上規模最大、功能最全的實用化城域量子通信網絡“濟南量子通信試驗網”和國内首個商用化政務量子通信網絡“濟南市黨政機關量子通信專網”。

目前正加速推進量子通信“齊魯幹線”項目，“齊魯幹線”将在濟南無縫接入“京滬幹線”，并通過全球首套小型化可移動量子衛星地面站，實現與“墨子号”的天地對話，使山東能夠支撐全國構建省域“星地一體”量子通信網絡，帶動山東精密制造、信息安全等産業發展，培育以“量子 ”為特色的大規模産業集群。

相對于傳統計算機，量子計算機目前還處于研究階段，而我們的星辰大海，是制造出有大規模容錯能力的通用量子計算機，畢竟，超強的量子計算未來值得期待！

（大衆網·海報新聞編輯 王樂雙 綜合中國新聞網、大衆日報、新華網、海報新聞等）

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