量子計算機(jī)"九章"有多厲害 比目前的超級計算機(jī)快一百萬億倍

　　12月4日，包括本報在內(nèi)的許多媒體報道了一個量子計算的大成果：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉、陸朝陽等人構(gòu)建了一臺76個光子100個模式的量子計算機(jī)“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機(jī)“富岳”快一百萬億倍。也就是說，超級計算機(jī)需要一億年完成的任務(wù)，“九章”只需一分鐘。同時，“九章”也等效地比谷歌去年發(fā)布的53個超導(dǎo)比特量子計算機(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，卻對其中的原理、成果的意義、量子計算機(jī)的應(yīng)用前景不明就里，甚至有讀者反映，“每個漢字都認(rèn)識，但還是不懂”。為此，本報記者采訪了相關(guān)專家，嘗試揭開“九章”神秘的面紗，了解量子計算機(jī)的原理。

　　什么是量子計算機(jī)

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

　　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轉(zhuǎn)換成1和0，每個比特要么代表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。正是因?yàn)檫@種0和1的“計算”過程，電腦才被稱為“計算機(jī)”。

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

　　“目前的量子計算機(jī)使用的是如原子、離子、光子等物理系統(tǒng)，不同類型的量子計算機(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。

　　袁嵐峰告訴記者，量子計算機(jī)并不是對所有的問題都超過經(jīng)典計算機(jī)，而是只對某些特定的問題超過經(jīng)典計算機(jī)，因其對這些特定的問題設(shè)計出高效的量子算法。“對于沒有量子算法的問題，例如最簡單的加減乘除，量子計算機(jī)就沒有任何優(yōu)勢。”