埃尼阿克作為世界上第一臺經典算法計算機，開辟了一個屬于計算機的時代。而現(xiàn)在，這個經典計算機時代正迎來真正的挑戰(zhàn)。

近日，由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽、朱曉波等，聯(lián)合浙江大學王浩華教授研究組，在基于光子和超導體系的量子計算機研究方面取得了兩項重大突破性進展，將為量子計算時代的到來奠定堅實的技術基礎。今天，他們在上海宣布，世界首臺超越早期經典計算機的量子計算機問世。

世界首臺超越早期經典計算機的量子計算機問世

在光學體系上，該研究團隊在2016年已實現(xiàn)國際最高水平的十光子糾纏操縱。今年，在這一基礎上，又利用我國自主研發(fā)的高品質量子點單光子源構建了世界首臺在性能上能夠超越早期經典計算機的單光子量子計算機。最新實驗測試表明，該原型機的“玻色取樣”速度比國際同行之前所有類似的實驗加快至少24000倍，比人類歷史上第一臺電子管計算機（ENIAC）和第一臺晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍。

以前，量子計算速度比經典計算機快還只是停留在理論中，而該臺原型機將這一理論變成現(xiàn)實邁出了堅實的第一步，把量子計算機真正推向和經典計算機競爭的擂臺。這是歷史上第一臺超越早期經典計算機量子模擬機，為最終實現(xiàn)超越經典計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為“量子稱霸”的目標奠定了堅實的基礎。

打破世界紀錄實現(xiàn)10個超導量子比特糾纏

在超導體系，該研究團隊自主研發(fā)了10比特超導量子線路樣品，通過高精度脈沖控制和全局糾纏操作，成功實現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導量子比特的多體純糾纏，并通過層析測量方法完整地刻畫了10比特量子態(tài)。這一成果打破了美國之前保持的9個量子比特操縱的記錄，形成了一個完整的超導計算機的系統(tǒng)，使我國在超導體系量子計算機研究領域也進入世界一流水平行列。

根據(jù)計劃，潘建偉研究團隊將計劃在今年年底實現(xiàn)大約20個光量子比特的操縱，20個超導量子比特樣品的設計、制備和測試，量子計算機的速度將會成指數(shù)增長。

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量子計算機是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計算和模擬能力的計算機。隨著可操縱的粒子數(shù)的增加，量子計算機的計算能力呈指數(shù)增長，可以為經典計算機無法解決的大規(guī)模計算難題提供有效解決方案，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。一臺操縱50個微觀粒子的量子計算機，對一些特定問題的處理能力甚至比超級計算機更強。如果現(xiàn)在經典計算機的速度是自行車，那量子計算機的速度就好比飛機。并行計算讓量子計算機一秒鐘就可完成超級計算機幾年的計算任務，幾天內就能解決傳統(tǒng)計算機花費數(shù)百萬年時間才能處理的問題。正是因為其廣闊的發(fā)展前景，許多歐美發(fā)達國家以及大型高科技公司紛紛布局相關研究。

目前，發(fā)展這一技術的關鍵在于如何通過發(fā)展高精度、高效率的量子態(tài)制備與相互作用控制技術，實現(xiàn)規(guī)?；孔颖忍氐南喔刹倏v。國際上學術界對于量子計算技術的研究主要基于光子、超冷原子和超導線路三個體系上。我國科學家日前在光子和超導線路上取得的重大突破，對于量子計算機的研究與應用具有標志性意義。