量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到50個(gè)量子位時(shí)能實(shí)現(xiàn)“量子稱霸”

摘要：“但是我們最終希望不用衛(wèi)星也能在地面上做幾千公里、幾萬(wàn)公里的實(shí)驗(yàn)。”潘院士介紹，團(tuán)隊(duì)從2003年開(kāi)始量子中繼研究，到今年剛剛實(shí)現(xiàn)了能夠滿足500公里量子中繼的需求。

“我國(guó)首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星8月16號(hào)在酒泉發(fā)射，我們的測(cè)試顯示，運(yùn)行是良好的，前幾天已經(jīng)得到一些初步的數(shù)據(jù)?！痹?月27日舉行的上海院士專家峰會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉透露。

實(shí)現(xiàn)了500公里量子中繼的需求

世界各國(guó)如今都非常重視量子通信，美國(guó)把這個(gè)作為重要的研究方向，歐盟啟動(dòng)了十多億歐元的項(xiàng)目，谷歌、IBM也有一些相關(guān)的工作。潘院士認(rèn)為，發(fā)射衛(wèi)星目前看來(lái)是比較成熟的技術(shù)，而且非常實(shí)用。未來(lái)他們希望能夠通過(guò)將近十年或者二十年左右的努力，來(lái)構(gòu)建天地一體的全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)，最后能夠來(lái)構(gòu)建基于量子通信安全保障的未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)。

“但是我們最終希望不用衛(wèi)星也能在地面上做幾千公里、幾萬(wàn)公里的實(shí)驗(yàn)，所以同時(shí)我們也在進(jìn)行另外一個(gè)工作，就是所謂的‘量子中繼’”潘院士介紹，團(tuán)隊(duì)從2003年開(kāi)始量子中繼研究，到今年剛剛實(shí)現(xiàn)了能夠滿足500公里量子中繼的需求。他們希望在這個(gè)方面能夠?qū)崿F(xiàn)幾千公里，那么可信中繼的概念就可以完全成功，但是估計(jì)還需要比較多的時(shí)間。

量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到50個(gè)量子位時(shí)能實(shí)現(xiàn)“量子稱霸”

“利用量子疊加原理和量子不可分割性，除了做經(jīng)典信息的安全傳輸，也可以做所謂的量子隱形傳態(tài)的傳輸，用這樣的方法可以把一個(gè)復(fù)雜客體的信息全部都送到另一個(gè)目的地，當(dāng)然目前來(lái)說(shuō)也許需要50年甚至100年才能夠?qū)崿F(xiàn)?！迸嗽菏空f(shuō)，當(dāng)信息可以在一個(gè)由很多小顆粒所組成的網(wǎng)絡(luò)里走來(lái)走去的話，就可以來(lái)做一些所謂的分布式的量子信息處理。當(dāng)這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后，可以來(lái)做一些有意思的事情，比如量子計(jì)算。

量子計(jì)算的基本原理是這樣的，在經(jīng)典世界里的一個(gè)比特只能處于0和1狀態(tài)，比如開(kāi)和關(guān)。如果有100個(gè)比特，就只能處于2的100次方的狀態(tài)里面的某一種?！暗堑搅肆孔邮澜?，如果有100個(gè)粒子，這100個(gè)例子的狀態(tài)在物理體系里面是同時(shí)存在的，就可以實(shí)現(xiàn)所謂的‘量子并行’計(jì)算，即使是300位這么長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)萬(wàn)億次的量子計(jì)算機(jī)，利用并行計(jì)算，只需要1秒鐘就可以了?！?/p>

由于量子計(jì)算巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，目前國(guó)際上像谷歌、IBM、微軟等大公司也開(kāi)始了對(duì)量子計(jì)算方面的研究。潘院士特地引用了幾個(gè)月前MIT發(fā)表的一篇文章，當(dāng)量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到50個(gè)量子位的時(shí)候就能夠?qū)崿F(xiàn)“量子稱霸”，超過(guò)世界上任何傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，能夠解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)解決不了的問(wèn)題。潘院士認(rèn)為，第一次量子稱霸將會(huì)成為物理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)里程碑，雖然目前不能說(shuō)出確切的時(shí)間，但應(yīng)該為時(shí)不遠(yuǎn)，因?yàn)榈搅?5個(gè)量子位的時(shí)候就可以超越“太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)了。

在量子計(jì)算方面，潘院士希望能夠通過(guò)將近十年左右的努力，來(lái)產(chǎn)生100個(gè)粒子的糾纏，當(dāng)能夠產(chǎn)生100個(gè)粒子糾纏的時(shí)候，它的計(jì)算能力在某些特定問(wèn)題上，就可以達(dá)到目前全球計(jì)算能力的總和，也就是2的80次方。而量子計(jì)算大概可以達(dá)到這一計(jì)算能力的百萬(wàn)倍，相信量子計(jì)算的模擬會(huì)在不久的將來(lái)發(fā)揮比較大的作用。