什么叫量子计算 其发展潜力巨大
何為量子計算機?簡單地說,當某個裝置處理和計算的是量子信息,運行的是量子算法時,它就屬于量子計算機。而且今后推動科技進步少不了它的貢獻。
與今天廣為使用的“經典”計算機相比,量子計算機通過一種完全不同的方式進行計算,因此給計算技術帶來了全新的可能性。在量子力學中,物理系統的狀態需要用波函數來描述,存在不是非黑即白的狀態,被稱為量子疊加態。同時,量子力學預言了波函數的相干、糾纏等經典物理理論中沒有的現象。雖然我們很難在日常生活中直接看到這些現象,但它們都能在實驗室中被觀測到。
量子計算機的“量子”指的就是在計算中利用量子相干、糾纏等效應,進而能夠用比經典計算機更短的時間完成某些特殊計算。這正是我們研發量子計算機的最主要原因。除此以外,量子計算技術還促進了基礎研究和其他量子技術,例如量子通訊和量子傳感等。
“量子計算機是芯片尺寸突破經典物理極限的必然產物,是后摩爾時代的標志性技術。”中科院院士、中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦說,在微觀狀態下,量子是一個不可再分割的基本單位。人們所熟知的電子、光子等微觀粒子,都是量子的一種表現形態。2020年12月,中國的量子計算原型機“九章”求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒,而目前世界最快的超級計算機要用6億年。
據本源量子計算公司副總裁張輝介紹,在需要大規模計算的領域,量子計算機可一展拳腳,如助力先進材料制造和新能源開發等。在藥物研發方面,量子計算機通過精準模擬各種分子、原子的自然演進,可幫助科研人員快速找到對付病毒的藥物;在公共交通領域,量子計算能夠迅速對復雜的交通狀況進行分析預判,從而調度綜合交通系統,最大限度避免道路擁堵。
但是研發量子計算機,首先要足夠多的量子比特。理論上,自然界中一切有量子效應的載體都可用作量子比特。鄭亞銳說,一般認為量子比特數量要達到100萬個,量子計算機才能走向實用。可當下,工業界還沒有實現控制100個量子比特。目前,多數開發者選擇的是超導和半導體兩條路線,兩者的工程化、工藝化也推進較快。開發者希望借助先進的半導體、集成電路工藝,在推進量子計算機研發之時,還為未來量子計算機與經典計算機的潛在融合埋下伏筆。
由此可見,量子計算機雖然前景廣闊,但落地應用仍是長路漫漫。或許量子計算一旦被應用,世界將迎來信息科技的大爆發。
總結
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