“祖冲之”逞威，夺回量子霸权！国内却很少人关心

在信息化社会的今天，为了帮助人类处理更复杂繁多的数据，各类计算机应运而生。比如华为的超级计算机，这台计算机的多项性能排在世界第一位，甚至领先第二名20多倍。运算能力是普通计算机的十万倍，甚至百万倍，50万台计算机计算某些数据可能要花上数万年，但是对于超算来说，只要短短几分钟甚至几秒钟。核试验，医药领域，天气预报等方面超算都有广泛应用，可以帮助人们在短时间得到研究数据。对于超算网友们可能还有所耳闻，但对量子计算机可能听说过的就少之又少了。

虽然两种计算机性能都很强大，以运算速度著称，但仍有本质上的区别。首先超级计算机在运算规则上仍然没有脱离二进制，也就是始终围绕在0和1之上，这种传统的运行机制使它只能计算正常的数据，也就是普通计算机运算的数据，只是这些数据相对来说更加复杂和庞大。但是量子计算机则完全脱离二进制的规则，可以运算0和1之间的数值，也就是在量子比特上进行运算。

世界各科技强国都在围绕“量子霸权”展开激烈竞争，虽然“量子霸权”只是学术上的戏称，但是量子的研究对于人们的日常生活和国家防护上的作用都非常重要，我国同样在量子研究上有深入研究，并且有许多重大突破。上月28号我国科学家潘建伟、陆朝阳所带领的研发团队，在网上发布了关于我国量子计算机“祖冲之”号的研究论文。

论文内容是使用我国自主研发的最先进一代超导量子处理器，在大量的实验论证中如何实现量子计算优越性，在实验我国量子研发团队使用56比特的量子计算机系统，完全超过谷歌和日本的量子计算机的53个比特，强出2-3个数量级的优越性。在实验中我国自研的量子计算机，在处理量子电路采样这项任务时，仅仅只需要1.2小时，而用现今最先进的超级计算机进行计算则需要8年时间。

这篇论文的发表也证明我国真正的重新夺回了“量子霸权”，在去年年底我国量子研发团队就已经研发出我国一款53光位学的量子计算机“九章”号。在九章号的实验验证中发现，世界最先进超级计算机在计算一项复杂问题时，需要一刻不停地运算6亿年才能计算出结果，而九章号则只需要200秒。

但是外国学者和科学家普遍觉得九章对研究的针对性太强，并不是一台“通用”量子计算机。比如在“高斯玻色取样”计算中的表现，优于其他各国量子计算机，但是存在其他方面的短板。高斯波色取样，就是为了体现和验证量子计算机优越性而专门设立的任务，任务大致就是一个光路有许多出口，求每个出口共有多少光通过。

在当下主流量子计算机，比如谷歌的Sycamore只能使用53个比特数，也就是量子位，而祖冲之号量子计算机则可以使用56个比特数。区别仅仅就是在3个比特数上，想要增加比特数非常简单，就像在一台机械上可以安装许多工具设备，这对于工程师来说非常简单，但困难的是如何精准的控制这些设备。53个量子位已经算是当今量子计算机可以使用的极限了，每增加一个量子位都要困难数百倍，在想突破困难程度是成倍地增加，这也就是祖冲之号量子计算机的强大之处。不过对于“祖冲之”夺回量子霸权，国内却鲜少有人去关注，甚至根本不知道量子计算机是什么？在大众眼中这些晦涩难懂的学术信息远没有八卦吸引人。

量子计算机最早是老美的一位科学家提出的，他提出量子计算机甚至能够颠覆人类对世界的认知。不同于内部仍然是电子元件的超级计算机，它本身就是量子系统，没有超级计算机那种运行限制，它的运行几乎没有上限。量子计算机不仅在计算复杂庞大的数据时可以表现出它的优越性，在生物化学方面也有着了不起的表现。例如研发一种新药品，想知道该药品中分子行为，运行规律等，用正常的计算机显然无法做到。因为分子都是粒子构成的，同时这些粒子又遵循力学规律，当这些粒子达到一定数量时，计算分子的数据信息同样成倍增长，这时量子计算机就可以派上用场了。不仅如此，为了探索量子通讯技术，希望在未来可以实现量子通讯，我国在2016年8月发射的第一颗自研量子卫星“墨子号”，未来相信科学家在量子学的突破，会让我们的生活方式有颠覆性的改变。

一个世纪前人们在争论上帝是否通过掷骰子来决定事物发展时，第一次让人们对量子产生了极大的兴趣，现在科学家们缓缓推开量子世界的大门，希望可以为我们带来更多惊喜。