（要闻）可商用量子计算机问世 短期内仍难解决现实问题

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量子计算机已经成为引起激烈竞争的科学技术前沿。此外，相关竞争正在加剧。

最近引起强烈关注的是这一领域两大技术巨头的进展:ibm上个月宣布将于今年10月中旬正式发布一款53量子位的商用量子计算机；随后，谷歌R&D团队在一篇论文中透露，它首次实现了量子霸权。

它与经典计算机有很大不同

据国外媒体报道，ibm即将推出的53位量子计算机将通过云向客户开放。

这个量子计算机系统将是ibm在美国纽约新的量子计算中心的一部分。该中心有5台量子计算机，20个量子位，并计划在10月份增加到14台。Ibm承诺向外界开放95%的量子计算机服务。

20世纪90年代，许多开发量子计算机的科学家被认为是“作弊”。如今，量子计算机已经成为一个热门的前沿科技领域，其发展前景也受到许多科技公司的青睐。

那么，量子计算机到底是什么？

"量子计算机从底层到运行模式都与经典计算机完全不同."中国科学院物理研究所研究员、固体量子信息与计算实验室主任范航表示，量子计算机遵循量子力学原理，以量子比特为基本量子信息单位，以量子纠缠和相干叠加为特征，旨在解决实际和科学问题。

举个简单的例子，经典计算机最基本的单位是一个由0和1组成的比特，而一个量子位可以是0也可以是1，它包含的信息更多。

"实现量子计算的必要条件包括可扩展性、初始化、长长度等."魏凡说，可扩展性意味着增加量子比特的数量，实现大规模的量子计算；较长的干燥时间，即量子态保持量子相干性，可以用于逻辑运算。

就应用而言，量子计算机可以分为两种:专用和通用。专用计算机可以解决具体问题，但并不适合解决所有问题。一般的量子计算机可以解决更多的问题。

在量子计算机的相关竞争中，量子霸权尤为引人关注。

量子霸权如何实现？业界普遍认为，量子霸权是指量子计算机在某个问题上的计算能力超过最强大的传统计算机，从而实现对传统计算机的“霸权”。业内认为，如果能有效操控50个量子位左右，就能实现量子霸权。

据外媒报道，谷歌用来实现量子霸权的量子计算机有53个量子比特。

在解决实际问题的边缘

总的来说，现在量子计算机的发展到了什么水平？

“拥有大约50个量子位的量子计算机处于能够解决实际问题和不能解决实际问题的边缘。”中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室韩教授在接受《科技日报》采访时回答说，现有的量子计算机很难在短时间内解决实际问题，但并非不可能。

在韩看来，量子计算机未来的发展趋势很明确:一是要构建量子计算机；下一步是增加量子位数量，提高量子位质量；之后，量子计算机相关应用软件也将成为核心竞争点。

"量子计算机的研究和发展目前面临许多核心问题."韩对说道。

一方面，这些问题与保真度有关，即量子计算机在计算中可能产生多大的误差。误差越大，保真度越小。如果保真度小到一定程度，计算结果就不可靠，量子计算机就失去了存在的意义。所以要保证一定的保真度。

另一方面是量子相干性的维持。因为在量子计算机的计算过程中，所有的量子比特都必须相互纠缠，但是外界环境的干扰会扼杀量子的相干性。所以必须想办法让量子相干保持更长的时间，以便在量子相干消失之前完成计算任务。

“目前量子计算机的算法比较少，可能会影响未来量子计算机的应用前景。”范雎指出。

不过，韩给了不同的看法。他认为在量子计算机领域主要有两种算法。如果量子计算机能够建立起来，这两类算法已经得到了广泛的应用，足以让我们解决很多问题。

“当然，如果有更多的新算法，可以解决更多的问题，那就更好了。”韩对说道。

至于量子计算机将由什么材料制成，范军介绍说，研究人员仍在努力，目前有许多可能性，如超导材料、光子材料、原子材料等。不管用什么材料，核心原理都是适合量子计算机的运算法则。

盲人像大象一样探索和前进

韩把量子计算机的研发比作“盲人摸象”。

“开发一台量子计算机，相当于从零开始启动当前的经典计算机，然后重新做一遍。材料、硬件、软件、算法等各方面都要重新考虑。”韩向解释说，同时，没有可借鉴的案例，也没有人知道如何取得成功，所以每个团队都只能探索和前进。

更不用说研发过程会受到各种量子性质和各种现实研发条件的限制。

然而，量子计算机诱人的应用前景仍然令人垂涎。

“未来，量子计算机可以在人工智能、大数据处理、信息搜索、生物制药、物流优化等领域发挥重要作用。”范航说，以生物制药为例，量子计算机可以更好地模拟生物反应中涉及的量子过程。

很多业内人士告诉《科技日报》记者，目前，Google、ibm、deep-wave等国外公司正在大力发展量子计算机，阿里巴巴、腾讯、华为等国内公司也成立了量子计算机研发团队。

在国家层面，量子信息技术也得到了前所未有的重视。

2018年，美国国会通过了《国家量子倡议法案》。根据该法案，美国将实施国家量子倡议项目，目标是在未来10年加快量子信息科学及其技术应用的发展。法案规定，美国总统必须成立国家量子倡议咨询委员会，掌握国家量子倡议项目和量子信息科技的进展情况。

2018年，欧盟委员会宣布了“量子旗舰计划”，预计未来10年将投入10亿欧元用于量子研发。该计划的目标之一是巩固和扩大欧洲在量子技术研发领域的领先地位。

中国也非常重视量子通信和量子计算机技术的研发。其中，量子通信和量子计算机被列为“科技创新2030——重大项目”。据有关报道，量子信息科学国家实验室的建设也在推进。

“如果未来50年是量子计算机时代，而量子计算机领域又没有相关的核心技术，那肯定是受制于人，所以这个领域的竞争谁也输不起。”范雎说。(记者李媛媛)