量子計算加速發展 距離實際應用還有多遠？

新華社記者張泉、戴威、孫晶

量子計算正加速發展！12月上旬，谷歌公司推出其最新量子芯片Willow。幾天之後，我國科研團隊在預印本網站arXiv發佈了“祖沖之三號”的相關成果。

新成果競相涌現，量子計算引發高度關注。圍繞相關熱點話題，記者採訪了業內人士。

量子計算爲什麼可以實現高速運算？

據介紹，量子計算芯片是量子計算機的核心處理器，其作用類似於經典計算機的CPU。量子計算的基本計算單元爲量子比特，它與經典計算機中的比特具有相同的功能，即存儲與處理數據。

“量子比特遵循量子力學原理。不同於經典比特只能處於0或1的狀態，量子比特可以同時處於0和1的疊加態。此外，量子比特還具有相干性和糾纏性。”科大國盾量子技術股份有限公司量子計算負責人王哲輝說，這些特性使得量子計算芯片從原理上不同於經典計算系統，在處理特定問題時，計算速度可實現指數級提升。

據介紹，目前量子計算比較主流的技術路線包括超導、光量子、離子阱、中性原子和硅半導體等。其中，目前發展較爲成熟的是超導量子計算，主要優勢是與現有半導體工業技術高度兼容，可設計性高，易於耦合，量子門操作速度快。Willow、“祖沖之三號”都屬於此類。

我國量子計算研究水平如何？

“我國在量子計算研究方面整體處於國際第一梯隊，中國科學技術大學等多個單位的科研團隊均在量子計算領域有所佈局。”王哲輝說。

據介紹，2019年和2020年，美國和中國相繼推出量子計算原型機“懸鈴木”和“九章”，實現了“量子優越性”，其中“九章”使用的是光量子技術路線。2021年，“祖沖之二號”研製成功，使我國率先成爲在兩條技術路線上實現“量子優越性”的國家。

“‘祖沖之三號’和Willow，兩者各項性能指標達到同一量級，‘祖沖之三號’實現了目前超導量子計算的最強優越性，Willow在糾錯上獲得了重大進展。”王哲輝說，新成果接連發布，充分體現了在量子計算領域，大家你追我趕，共同向前推進。

量子計算機距離實際應用還有多遠？

業內人士認爲，目前，量子計算依舊處於早期發展和產業化初期階段，距離商業化應用還有很長的路要走，需要產學研各界長期共同努力。

據介紹，量子計算髮展大致可分爲三步：第一步是實現“量子計算優越性”，第二步是研製專用量子模擬機，第三步是在量子糾錯的輔助下研製可編程通用量子計算機。

“我們剛剛進入第二階段，科學家們正致力於構建專用量子模擬機，期望在未來3年到5年內能夠解決一些具有實際應用價值的關鍵問題。”中國科學院量子信息與量子科技創新研究院教授姚星燦說。

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