【牛到没朋友的“黑科技”】之量子计算研究上与美国交错领先学术资讯

当前我国科技研发经费投入已居世界第二位，科技实力占世界总量比重提高，实际已经超过美国的比重；科技创新能力明显提升，在载人航天、载人深潜、运载火箭、卫星导航、材料科学、量子通讯等领域取得重大突破，在智能手机、移动互联网等行业向领军者转变，在军工领域武器装备方面更是喜讯连连。
数一数最近几年中国那些牛到没朋友“黑科技”，可以说，在西方的技术垄断之下，中国正在不断弯道超车，实现后来者居上。

文 | 铁流瞭望智库特约科技观察员

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量子计算研究上与美国交错领先

近年来，传统经典计算机在发展中遭遇功耗墙、通信墙等一系列问题，其性能增长速度已然放缓。在这种情况下，探索全新物理原理的高性能计算技术的需求应运而生。

量子计算是一种基于量子效应的新型计算方式，基本原理是以量子位作为信息编码和存储的基本单元，通过大量量子位的受控演化来完成计算任务。所谓量子位就是一个具有两个量子态的物理系统，如光子的两个偏振态、电子的两个自旋态、离子（原子）的两个能级等都可构成量子位的两个状态——晶体管只有开/关状态，也就是要么是0状态，要么是1状态，而基于量子叠加性原理，一个量子位可以同时处于0状态和1状态，当量子系统的状态变化时，叠加的各个状态都可以发生变化。

举例来说，1个量子位可以同时表示0和1两个状态，7个这样的量子态就可以同时表示128个状态。N个量子位可同时存储2的N次方个数据，数据量随N呈指数增长。也就是说，一次演化相当于完成了2的N次方个数据的并行处理，这就是量子计算机相对于经典计算机的优势。量子计算机具有极大超越经典计算机的超并行计算能力，在核爆模拟、密码破译、材料和微纳制造等领域具有突出优势，是新概念高性能计算领域公认的发展趋势。

近年来，中国在这项新技术上取得了一系列科研成果。

2015年，杜江峰院士研究组就研究出基于金刚石的单自旋固态量子计算的载体，在传统的纠错码上达到了非常高的操作精度，量子逻辑门精度达到了99.99%，其单比特门精度已经满足容错计算的需求。

2016年，郭光灿院士团队成功研发出基于砷化镓材料的半导体量子芯片，在纠错码的辅助下，量子逻辑门精度也达到量子计算的门槛。

不久前，中科大、中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中科院物理所等单位或公司联合研制了两台量子计算原型机，其中一台光量子计算原型机可以实现十光子纠缠操纵，这个成绩已经超过了美国保持的9个量子比特操纵记录，另一台低温超导系统的原型机也实现了10个量子比特。

虽然这两台原型机目前只能用于波色取样和线性方程组求解，与ENIAC（第一台电子管计算机）和TRADIC（第一台晶体管计算机）类似，距离真正通用的标准量子计算机还有一定距离，但却是人类在该领域迈出的里程碑式的一步。同时，这两台原型机在国际上也是处于领先水平的。

（来源：瞭望智库）