（要闻）量子计算机初长成或要10年

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在一个棱镜长度约为2.7米的立方体玻璃盒子里，一个看起来并不惊艳的“吊灯”挂在盒子顶部，让观众停下来。这个“吊灯”是一台量子计算机的核心部件，立方体的玻璃盒子是由半英寸厚的硼硅酸盐玻璃制成的。

这台量子计算机是世界上第一台独立的量子计算机，ibm Q System One，由ibm在2019年国际消费电子展上首次展出。

尽管业内许多人质疑这台计算机的可用性，甚至认为它更像是一件装饰品，但ibm明确表示，ibm q系统一是量子计算商业化的重要一步。但在电脑发布后不久，就有媒体声称这款“吊灯”的计算能力不如普通笔记本电脑。

这个评价客观吗？量子计算超越经典计算机的“量子霸权时代”什么时候到来？

大力水手目前还是个婴儿

量子计算机是指一种遵循量子力学规律，进行高速数学逻辑运算和量子信息处理的物理设备。“当一个设备处理和计算量子信息并运行量子算法时，它可以被定义为量子计算机。”渔人信息科技有限公司总裁郭刚告诉《科技日报》记者，量子计算最本质的特征是量子叠加和量子相干。

至于ibm q系统一的特点，由于ibm没有透露其相关的科学参数，外界无法分析其原理和性能。“这台电脑是怎么制造的？规模和性能如何？我们无法从新闻中获得相关信息，甚至无法判断它是否达到了量子计算机的基本指标。”安徽文天量子科技股份有限公司首席科学家、中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室教授韩认为，ibm q系统一最多只是一个模型机，用它来解决实际问题还为时过早。

目前，量子计算机领域的领先机构包括谷歌公司、ibm公司、英特尔公司、荷兰代尔夫特理工大学等。领先的谷歌已经为量子计算机存在的问题提供了一些解决方案，但仍然没有做出真正的量子计算机。韩告诉《科技日报》记者，该公司在2018年初推出的72个量子位处理器不能被视为模型机器，更不能用于解决实际问题。

对于“量子计算机不如笔记本电脑强大”的说法，韩说，模型计算机就像婴儿时期或胎儿时期的量子计算机，与经典计算机没有可比性。“当未来的大力水手还是个婴儿的时候，把他和一个风华正茂的男人相提并论是没有意义的。同样，完整的量子计算机还没有真正意义上的出现，拿它的计算能力和经典计算机相比毫无价值。”韩对说道。

毫无疑问，处于全盛时期的经典计算机比处于婴儿期的量子计算机更实用。郭刚还表示，相比经典计算机，量子计算机在计算能力上仍然难以领先。

早在上个世纪电子计算机问世的时候，就有人习惯把计算速度和最早的电子计算机相比较。结果当时的电子计算机计算速度没有算盘快。然而，经过几年的发展，电子计算机的计算能力早已不同。韩强调，经典计算机和量子计算机的比较是原则上的进步，而不是功能上的优劣，否则就是不科学的。

几个根本问题尚未解决

事实上，量子计算的概念是在20世纪80年代提出的，它的基础理论是在20世纪90年代和本世纪初被突破的。但是真正的量子计算机还没有出来。

“因为几个根本问题没有解决。”韩告诉《科技日报》记者，首先，目前的量子计算机芯片保真度不够，错误率还比较高，不符合理论要求。

“即使是量子计算机，我们仍然需要它给出精确的计算结构。即使它的错误率小于万分之五，我们也不敢用它来解决问题，因为我们不敢完全相信它的结论。”韩对说道。

量子相干是量子计算的基础。如果量子没有相干性，计算只能是经典的。不幸的是，量子相干会被环境迅速破坏，所以所有的量子计算都必须在退相干效应发生和量子比特受到干扰之前完成。这是量子计算的另一个门槛。物理学家正在努力，希望量子相干能维持得越久越好。

另一个站在量子计算机面前的“高墙”，是它的运行条件相当苛刻。例如，量子位必须在接近绝对零度的环境中工作，这就需要一些特殊而庞大的设备来维护。

此外，韩表示，量子计算机的驱动电路、算法、软件等方面也需要不断改进，应用条件尚不具备。

以算法为例，量子计算机在工作时需要算法的配合，但目前还不是很清楚shor算法等现有算法能解决什么问题，不能解决什么问题。暂时只能从理论和逻辑上预测其可用性。

郭刚说，如果研究人员对算法不了解到一定程度，就很难充分发挥量子计算的潜力，更难以应用到实际的业务系统中，解决实际问题。

“这就像为婴儿设计一条成长之路。按照现有的表现可以认为是科学家或者作家，但是要等到孩子长大了才知道。”韩·说，为量子计算机设计软件也是如此。真正的量子计算机出来之后，才能对之前的设计进行测试和调整。

未来的应用将从特定领域开始

那么，真正的量子计算机应该是什么样的呢？

“计算能力强，有一些必要的宏功能。在解决具体问题时，它可以显示出比现有电子计算机更大的优势。虽然它不一定能解决极其复杂的问题，但对于复杂度稍低的问题，它至少能显示出它的优势。”韩对说道。

“我们说量子计算机有强大的计算能力，这只是理论上的预测。”韩说，在计算机领域，量子计算机能取得什么成就还不得而知。

韩认为，五年之内，量子计算机的雏形有望问世。10年内，量子计算机的初级版本可能会问世，解决一些经典计算机现在无法解决的问题。“如果关于ibm q系统一的消息是真的，那它就是一个原型，但不排除这个消息中可能有水分。”韩对说道。

量子计算机进入市场后，会在哪些领域使用？

它可能首先用于分析密码。以最常用的公钥密码算法rsa为例，其机制是很难在短时间内分解因子，而理论上基于量子计算机的算法很容易分解因子。

此外，量子计算机对新材料设计、天气预报、地震预报等复杂问题的计算寄予厚望。“以天气预报为例，只要你按照物理学的基本定律为地球上所有的分子写一个方程，量子计算机也许就能计算出某个地方的风、霜、雨、雪。”韩对说道。

量子计算机可以描述万亿个分子组成，快速识别其中的有效组合，降低药物研发的成本和周期，协调飞机航线和地面运输。

郭刚认为，量子计算机可能首先应用于军事、航天、大气等领域。在解决了具体领域的难题后，通过归纳分析，找出规律，提高效率，最终推广到其他民用领域。

“对人类来说，量子计算机的研发进展极其重要，但对其进展的宣传似乎有些过分。”韩认为这样不合适。郭刚也承认量子计算机还处于实验室阶段，虽然基础理论已经基本完善，但是离产业化还有很长的路要走。(记者戴晓培)