姚期智認(rèn)為，量子計算在現(xiàn)階段基本上已經(jīng)是呼之欲出，但是，做最后的一里路，是一個非常艱難的過程?！耙驗榇蠹叶歼€沒有考慮怎么糾錯，這是一個非常難的問題，最后一里路，也是非常長的一里路?！?/p>

隨著光量子比特糾纏的數(shù)字不斷擴大，國內(nèi)科學(xué)家在量子計算領(lǐng)域的研究駛?cè)肓丝燔嚨馈?/p>

日前，21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者從中國科技大學(xué)獲悉，該校教授潘建偉及其同事陸朝陽、劉乃樂、汪喜林等在國際上首次實現(xiàn)18個光量子比特的糾纏，再次刷新了所有物理體系中最大糾纏態(tài)制備的世界紀(jì)錄。

量子糾纏是物理學(xué)概念。在業(yè)界被稱為“量子計算之父”的潘建偉曾經(jīng)解釋說，量子糾纏是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態(tài)，無論粒子之間相隔多遠(yuǎn)，測量其中一個粒子必然會影響其它粒子，這被稱為量子力學(xué)非定域性。

因此，量子糾纏的疊加對于量子計算的發(fā)展至關(guān)重要。6日，阿里巴巴達摩院量子實驗室量子科學(xué)家徐華告訴21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者，中國科技大學(xué)的這項破紀(jì)錄的成果意義巨大。在量子力學(xué)基本原理上，是利用量子疊加、量子糾纏這些東西組合形成量子邏輯，實現(xiàn)信息處理的能力。而量子計算需多個光量子比特糾纏，數(shù)量越多意味著處理數(shù)據(jù)的能力可能會越強。

在國內(nèi)，除了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)等在著力投入量子計算之外，一些領(lǐng)軍的科技公司如BAT等也已經(jīng)加入到軟件領(lǐng)域的研發(fā)中。某高校一名研究員19日對21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者表示，量子計算可以進行大量的模擬和并行計算，從而助推人工智能行業(yè)的應(yīng)用，對制藥、生物、金融等需要大量數(shù)據(jù)的行業(yè)都會造成深遠(yuǎn)影響。

不過，下一步要實現(xiàn)更多個量子比特的糾纏，需進行高精度、高效率的量子態(tài)制備和獨立量子比特間相互作用的精確調(diào)控。隨著量子比特數(shù)的增加，操縱帶來的噪聲、串?dāng)_和錯誤也隨之增加。這對量子體系的設(shè)計、加工和調(diào)控要求極高，對量子糾纏和量子計算的發(fā)展構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。

突破大規(guī)模計算

量子計算機是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律，進行高速運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，一旦實現(xiàn)，意味著計算速度會有數(shù)十億倍的提高。這一計算能力的飛躍，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越從算盤到當(dāng)代超級計算機的提升。

以阿里巴巴最近推出的“人臉識別”判斷，量子計算可以達到的處理速度令人難以想象。假設(shè)人們把這種量子計算機運用到監(jiān)控領(lǐng)域，它可以瞬間在數(shù)據(jù)庫中掃描60億地球人的臉，并實時辨別出一個人的身份。

對數(shù)據(jù)的處理可以實現(xiàn)運算的并行，運算速度會大大提高，同時，量子計算的速度會隨著實驗可操縱的糾纏比特數(shù)的增加而呈指數(shù)級提升。因此，未來量子計算機可應(yīng)用于需要大規(guī)模計算的科學(xué)難題。

據(jù)悉，潘建偉團隊研發(fā)的光量子計算機，在超導(dǎo)電路中能實現(xiàn)10比特糾纏和并行邏輯運算。這個科研用的模擬機，性能比人類第一臺電子管計算機（1946年誕生）和第一臺晶體管計算機（1954年誕生）快10到100倍。

量子計算應(yīng)用最實際的領(lǐng)域是在通信和人工智能方面。量子通信可以最大限度地保證用戶的隱私和信息安全，也正因為這樣，量子通信在國家信息安全層面有著越來越迫切的現(xiàn)實需求，這也是包括中國、美國及歐洲大力投入的原因。

據(jù)悉，北京和上海之間建造的長約2000公里的“京滬干線”是世界上第一條量子通信網(wǎng)絡(luò)。去年3月，阿里云公布了全球首個云上量子加密通訊案例，通過建立多個量子安全傳輸域，為客戶提供無條件安全數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

前述研究員認(rèn)為，量子密碼具有唯一性，很難被破解，也是它優(yōu)于傳統(tǒng)計算機的原因，但是，量子計算機適合解決復(fù)雜的優(yōu)化問題，并不能實現(xiàn)傳統(tǒng)計算機的其他功能。同時，由于量子計算芯片工作環(huán)境要接近絕對零度，目前成本很高也難以小型化。所以，量子計算落地應(yīng)用還需要加強產(chǎn)學(xué)研的合作，以推進市場化落地。

“最后一里路”難題

在業(yè)界，量子計算仍然存在分歧。但是，隨著科技成果的陸續(xù)發(fā)布，產(chǎn)學(xué)界都達成了共識：即量子計算會對社會經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響，且無法回避量子計算時代的到來。

今年3月，谷歌宣布實現(xiàn)72個量子位的原型機，5月，阿里巴巴達摩院量子實驗室發(fā)布消息，稱已研發(fā)出當(dāng)前世界最強的量子電路模擬器“太章”，成功模擬了81比特40層作為基準(zhǔn)的谷歌隨機量子電路。

此前，中國科學(xué)院院士、量子計算專家、圖靈獎獲得者姚期智在公開演講中表示，自己目前最興奮的兩個熱門方向就是量子計算和人工智能，二者能夠有效結(jié)合在一起?！坝钪娼o我們兩個很大的挑戰(zhàn)，第一，量子物理能夠做出很精妙的事情，如果沒有量子計算我們就不能引領(lǐng)它；在軟件方面，我們?nèi)祟惸懿荒艿竭_大自然所孕育出來的物種的水平。如果能夠把量子計算和AI放在一起，我們可能做出連大自然都沒有想到的事情?！?/p>

目前，中美是世界上在量子計算領(lǐng)域取得重大突破的兩個主要國家，美國在近年每年投入超過2億美元到該領(lǐng)域的研發(fā)。在國內(nèi)，科學(xué)界也在努力突破，就在潘建偉團隊首次實現(xiàn)了18個量子比特的糾纏，成功刷新美國在這一領(lǐng)域的紀(jì)錄后。同一時期，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦及其團隊在一個128節(jié)點的計算機集群上，完成了64量子比特、深度為22的量子隨機線路的模擬。

在業(yè)內(nèi)看來，這些破紀(jì)錄的成果，不能僅停留在理論階段，必須要落地到場景中去。國內(nèi)的電子商務(wù)、手機游戲、在線搜索、移動支付、社交媒體、視頻流、在線出行、外賣等各個行業(yè)，已經(jīng)積累了海量的數(shù)據(jù)，量子計算將有助于政府和企業(yè)進行數(shù)據(jù)分析并加以利用。此外，也有望加快人工智能解決復(fù)雜領(lǐng)域的問題，如面部識別、機器學(xué)習(xí)和自動駕駛等等。

姚期智認(rèn)為，量子計算在現(xiàn)階段基本上已經(jīng)是呼之欲出，但是，做最后的一里路，是一個非常艱難的過程?！耙苍S在以后的半年、一年有很多地方都會宣布，能夠有50個量子比特、100個量子比特的機器。這些當(dāng)然令人興奮，離實用還差得很遠(yuǎn)。因為大家都還沒有考慮怎么糾錯，這是一個非常難的問題，最后一里路，也是非常長的一里路?！?/p>