【科技前沿】量子计算加速发展距离实际应用还有多远

  【科技前沿】 

  量子计算正加速发展！2024年12月上旬，谷歌公司推出其最新量子芯片Willow。几天之后，我国科研团队在预印本网站arXiv发布了“祖冲之三号”的相关成果。

  新成果竞相涌现，量子计算引发高度关注。围绕相关热点话题，记者采访了业内人士。

量子计算为什么可以实现高速运算

  据介绍，量子计算芯片是量子计算机的核心处理器，其作用类似于经典计算机的CPU。量子计算的基本计算单元为量子比特，它与经典计算机中的比特具有相同的功能，即存储与处理数据。

  “量子比特遵循量子力学原理。不同于经典比特只能处于0或1的状态，量子比特可以同时处于0和1的叠加态。此外，量子比特还具有相干性和纠缠性。”科大国盾量子技术股份有限公司量子计算负责人王哲辉说，这些特性使得量子计算芯片从原理上不同于经典计算系统，在处理特定问题时，计算速度可实现指数级提升。

  据介绍，目前量子计算比较主流的技术路线包括超导、光量子、离子阱、中性原子和硅半导体等。其中，目前发展较为成熟的是超导量子计算，主要优势是与现有半导体工业技术高度兼容，可设计性高，易于耦合，量子门操作速度快。Willow、“祖冲之三号”都属于此类。

我国量子计算研究水平如何

  “我国在量子计算研究方面整体处于国际第一梯队，中国科学技术大学等多个单位的科研团队均在量子计算领域有所布局。”王哲辉说。

  据介绍，2019年和2020年，美国和中国相继推出量子计算原型机“悬铃木”和“九章”，实现了“量子优越性”，其中“九章”使用的是光量子技术路线。2021年，“祖冲之二号”研制成功，使我国率先成为在两条技术路线上实现“量子优越性”的国家。

  “‘祖冲之三号’和Willow，两者各项性能指标达到同一量级，‘祖冲之三号’实现了目前超导量子计算的最强优越性，Willow在纠错上获得了重大进展。”王哲辉说，新成果接连发布，充分体现了在量子计算领域，大家你追我赶，共同向前推进。

量子计算机距离实际应用还有多远

  业内人士认为，目前，量子计算依旧处于早期发展和产业化初期阶段，距离商业化应用还有很长的路要走，需要产学研各界长期共同努力。

  据介绍，量子计算发展大致可分为三步：第一步是实现“量子计算优越性”，第二步是研制专用量子模拟机，第三步是在量子纠错的辅助下研制可编程通用量子计算机。

  “我们刚刚进入第二阶段，科学家们正致力于构建专用量子模拟机，期望在未来3年到5年内能够解决一些具有实际应用价值的关键问题。”中国科学院量子信息与量子科技创新研究院教授姚星灿说。

  （新华社发）