量子計(jì)算，到了破土而出的時(shí)候？

提到量子技術(shù)，人們的感受往往是曲高和寡，太過(guò)玄妙。然而，近期，中科院院士、中國(guó)科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉在上海一場(chǎng)報(bào)告會(huì)上以《讓中國(guó)的量子科學(xué)“領(lǐng)跑”世界》為題的報(bào)告中提到：“如果說(shuō)量子信息是一棵竹子，過(guò)去一直在泥土中醞釀破土，現(xiàn)在則到了破土而出的時(shí)候。”隨即他提出，如果這棵竹子“被栽在花盆里，最多就長(zhǎng)成盆景，如果長(zhǎng)在山林中，就可能發(fā)展成一片竹林”。量子計(jì)算是量子信息領(lǐng)域的主流研究方向。

最近，量子計(jì)算的確有點(diǎn)熱。我們一起來(lái)細(xì)看以下兩個(gè)新聞。

谷歌正在考慮將量子計(jì)算商用

過(guò)去，谷歌投入了大量時(shí)間和資金，專注于開發(fā)可實(shí)際使用的量子計(jì)算機(jī)。進(jìn)展如何呢？據(jù)彭博社報(bào)道，谷歌的量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)交給科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和人工智能研究員使用。據(jù)稱，目的是推動(dòng)量子計(jì)算相關(guān)的工具和應(yīng)用開發(fā)，將其變成更快更強(qiáng)大的云計(jì)算服務(wù)。

據(jù)悉，媒體獲得了一份演示PPT，里面展示了量子計(jì)算機(jī)硬件的細(xì)節(jié)，其中包括新成立的實(shí)驗(yàn)室“胚胎量子數(shù)據(jù)中心”(Embryonic quantum data center)。另一張關(guān)于軟件的幻燈片提到“ProjectQ” 的計(jì)劃，這是個(gè)開源項(xiàng)目，目的是推動(dòng)開發(fā)者為量子計(jì)算機(jī)編寫代碼。量子系統(tǒng)能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法處理的問(wèn)題，比如幫助了解原子和其他微粒子是如何協(xié)助工作的。然而，斯坦福大學(xué)量子計(jì)算研究員Peter McMahon評(píng)價(jià)稱：“關(guān)于開發(fā)量子計(jì)算硬件，以及未來(lái)把這些硬件變成云計(jì)算服務(wù)，他們(谷歌)表現(xiàn)得非常坦誠(chéng)?！绷孔佑?jì)算仍處于研究階段，而量子計(jì)算機(jī)的性能也備受爭(zhēng)議?，F(xiàn)今尚不清楚，量子計(jì)算機(jī)的性能是否可以超過(guò)傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)。到目前為止，這項(xiàng)技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)商用。不過(guò)，谷歌和IBM等公司仍試圖將量子計(jì)算技術(shù)商業(yè)化，這些努力，也許能打開云計(jì)算市場(chǎng)快速發(fā)展的新階段。

谷歌表示，正在開發(fā)一款使用49個(gè)量子比特（Qubit）的機(jī)器，但不清楚它是否就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給外部用戶使用的計(jì)算機(jī)。理論上來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)可以顯著降低計(jì)算時(shí)間，大幅降低云服務(wù)的價(jià)格。

哈佛造出當(dāng)下最強(qiáng)量子系統(tǒng)

據(jù)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站7月20日?qǐng)?bào)道，在近日召開的莫斯科國(guó)際量子技術(shù)大會(huì)上，來(lái)自美國(guó)哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)宣布，他們已經(jīng)制造出當(dāng)下最強(qiáng)量子系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的量子系統(tǒng)擁有51個(gè)量子比特（Qubit），能夠?qū)σ环N化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行模擬，以此研究原子間的相互作用。

相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)運(yùn)用二進(jìn)制數(shù)據(jù)對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，量子計(jì)算機(jī)使用量子疊加態(tài)描述信息，擁有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的超級(jí)計(jì)算能力。但是現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)只能在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬，目前最高只能模擬42個(gè)量子比特。如果量子計(jì)算機(jī)想要成為超越二進(jìn)制的超級(jí)計(jì)算機(jī)，必須擁有超過(guò)49個(gè)量子比特。

谷歌正在研制的49個(gè)量子比特量子系統(tǒng)，需要在極端低溫狀態(tài)下，利用材料的超導(dǎo)性儲(chǔ)存信息。但是，哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人米哈伊爾·盧金表示，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種全新方法，用激光將銣原子“圈禁”起來(lái)，并讓銣原子在激光束內(nèi)振動(dòng)，使得每個(gè)銣原子創(chuàng)建一個(gè)量子位，從而構(gòu)建出擁有51個(gè)量子比特的新系統(tǒng)。

盧金表示，他們研發(fā)的全新的量子系統(tǒng)是一種量子模擬器，只能用來(lái)構(gòu)建一種特定的化學(xué)反應(yīng)式，用以研究原子間相互作用及藥物在人體內(nèi)的作用效果。如果需要對(duì)另一種化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行科學(xué)研究，則必須從零開始重建一個(gè)新的量子系統(tǒng)。這種量子模擬器雖然沒(méi)有量子計(jì)算機(jī)復(fù)雜，但仍需花費(fèi)巨資才能進(jìn)行構(gòu)建。這與谷歌量子系統(tǒng)能構(gòu)建多種研究模型相比，還存在差距。

“隨著云計(jì)算的廣泛使用，人們對(duì)數(shù)據(jù)安全的要求越來(lái)越高。量子計(jì)算可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)，如何建立量子時(shí)代的信息安全漸漸在世界范圍內(nèi)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)?！睒I(yè)內(nèi)人士對(duì)媒體如此評(píng)價(jià)。

(整理/陶春)