□湘声报记者罗艳芳

　　中国量子计算实现重大突破——量子计算原型机“九章”成功构建，12月4日，这一消息在网络刷屏。当天下午，省政协机关第十二期“湘声大讲堂”开讲量子科技知识，省政协老委员咨询团成员、湖南师范大学教授方卯发作专题讲座。

　　量子科技近年来发展突飞猛进，已成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。量子科技的发展不仅具有重大的科学意义，更是对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。

　　10月16日，习近平总书记在中央政治局第24次集体学习时指出，要深刻认识推动量子科技发展的重大意义，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。

　　方卯发长期从事量子光学、量子信息科学的研究工作，在他看来，中央政治局集体学习，听取清华大学副校长薛其坤院士关于量子科技的讲课，足见国家层面对量子科技发展的重视程度之高。

　　方卯发介绍，量子是一个物理量最小的不可分割的基本单位。量子科技大致可以分为量子计算机、量子通讯、量子信息处理。

　　围绕什么是量子计算机？方卯发从量子计算机的基本概念、基本工作原理、研究进展和应用前景等方面，深入浅出地对量子科技发展中的重要领域——量子计算机进行了科普，介绍了我国量子计算机的研究进展。

　　2017年，由中国科技大学潘建伟院士研究组制造，性能超越了世界上第一台早期的光量子计算机。这台量子计算机由光量子构成的CPU，超过普通计算机运算速度的2.4万倍，打破了此前由美国航空局保持的9个超导量子比特的记录。

　　今年9月5日，潘建伟院士在公开课演讲上向公众透露了光量子计算机最新进展：已经实现了光量子计算性能超过谷歌53比特量子计算机的100万倍。

　　9月11日，潘建伟团队在中科大上海研究院举办的“墨子沙龙”上表示，中科大团队年内将实现60比特量子计算系统，将超越谷歌实现的53比特量子计算水平。

　　12月4日，中国科学技术大学宣布潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”问世。这一突破，使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。

　　在应用前景方面，方卯发介绍，量子计算机可以精准地预测台风等极端天气，提供更为精准的天气预报；可以绘制出数以万亿计的分子组合模式，开发更高效的药物；可以对空中交通模式、地上交通路网同时进行复杂分析，解决交通拥堵问题。不仅如此，量子计算机还可以在加强军事和国防、提高太空探索能力、建立量子互联网、推动量子人工智能发展等方面发挥作用。

　　量子计算到底有多厉害？

　　量子计算比传统计算机快多少？

　　据悉，“九章”1分钟完成的任务，超级计算机需要1亿年。“超级计算机”多年前就基本可以实现比家用电脑要快个上千万倍，计算速度差不多也是光速的300多万倍。可以简单理解，量子计算就是“瞬间”就完成的事。

　　潘建伟教授对此表示，光量子计算机可实现的算法称为“玻色取样”，这是在经典计算机上很难有效求解的。如果要将两者作对比的话，利用万亿次经典计算机分解300位的大数，需15万年，而万亿次量子计算机只需1秒即可出结果。

　　到底多快，就是“瞬间”。

　　量子计算这么快的原理是啥？

　　量子计算快的奥秘是因为：量子世界本质上是平行的。

　　举个例子，假设我们身处在一个房间里，一堵墙上有2个裂缝。当您打开电灯的时候，光会瞬间穿过墙壁上的两个裂缝。对，是一瞬间的事情！现在，假设您面前的一堵墙上有n个裂缝，那么，打开灯后，灯光就会瞬间穿越所有墙壁上的裂缝。

　　现在，我们把房间里灯光比作量子粒子的话，可以想象，量子粒子可以在一瞬间且同时穿过墙壁上所有的洞。所以，量子计算机能够进行高速并行的量子计算，远比传统的计算机有效，就是这个原理。

　　了解量子计算的“超级并行”下的“瞬间”快，我们再回过头来看现在的通用计算机做个简单的比较。现在的计算机，其原理就是利用晶体管，控制电平的高低，来表达0或1，而每个晶体管就是一个比特。所有晶体管比特通过电路的串连，计算也只好是一步一步进行。要提高运算速度，那就要突破单位面积内的晶体管数，晶体管数量越多运算能力也就越强。

　　量子计算离普通应用还有多远？

　　基本量子计算的发展分为三个阶段，现在已经走完第一阶段。

　　第一阶段，就是谷歌实现的量子霸权，即针对一些特殊问题，造出一台比目前计算机更快的量子计算机，对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解，实现计算科学中“量子计算优越性”的里程碑。第二阶段，希望能够对几百个量子比特，实现一种专用的量子模拟机，用于高温超导机制、特殊材料设计等目前计算机无法处理的问题。第三阶段就是争取造出可编程的通用量子计算机。