中国科学家成功研制“祖冲之三号”量子计算原型机，打破世界纪录

　　据新华社电 记者从中国科学技术大学获悉，近期该校潘建伟、朱晓波、彭承志等成功构建105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，处理量子随机线路采样问题的速度比目前国际最快的超级计算机快千万亿倍，再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录。3月3日国际知名学术期刊《物理评论快报》发表了这一成果，审稿人认为其“构建了目前最高水准的超导量子计算机”。
　　量子计算被认为可能是下一代信息革命的关键技术，量子计算优越性像个门槛，验证了量子计算机超越传统计算机的可行性，是量子计算具备应用价值的前提条件，也是一个国家量子计算研究实力的体现。
　　2021年，潘建伟团队成功构建66比特的超导量子计算原型机“祖冲之二号”，求解量子随机线路采样问题比当时全球最快的超级计算机快1000万倍以上。经过三年多聚力攻关，他们新研制的“祖冲之三号”包含105个可读取比特和182个耦合比特，多项关键性能指标大幅提升。
　　经测试，“祖冲之三号”完成83比特32层的随机线路采样，以目前最优经典算法为比较标准，计算速度比当前最快的超级计算机快千万亿倍，也比2024年10月谷歌公开发表的最新成果快百万倍，为目前国际超导体系中最强的量子计算优越性。
　　国际学界主流观点认为，量子计算发展需经历“三步走”：第一步是实现量子计算优越性；第二步是研制可操纵数百个量子比特的量子模拟机，解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题；第三步是大幅提高量子比特的操纵精度、集成数量和容错能力，研制可编程的通用量子计算机。
　　据悉，“祖冲之三号”科研团队正在量子纠错、量子纠缠、量子模拟、量子化学等多方面加快探索。
　　相关
　　量子计算，未来不可限“量”
　　量子计算机，这一曾被视为科幻的技术奇迹，如今正逐步从理论走向现实，并在不断迭代中展现其颠覆性的计算潜力。
　　一个量子比特可以同时存储0和1两个数
　　量子力学是20世纪以来最重要的科学进展之一。随着第一次量子科技革命的推进，量子信息科学迎来了新一轮的快速发展。进入21世纪，量子科技革命的第二次浪潮来临，催生了量子计算、量子通信、量子测量等一批新兴技术，极大地改变和提高了人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
　　如果把量子科技比作一架“飞机”，那么量子计算就相当于飞机的“发动机”，量子通信就相当于飞机的“无线电”，量子测量就相当于飞机的“雷达”。量子计算是利用量子技术获取更强算力，量子通信是利用量子技术获得更安全通信，量子测量是利用量子技术获得更精准的测量。
　　相比于经典计算机，量子计算机具备一些独有的特性。首先，一个经典比特具有0和1两种可能的状态，在同一时间只能处于其中的某一个状态；而一个两能级量子比特可以处于0态和1态的叠加态，也就是说一个量子比特可以同时存储0和1两个数。其次，多个经典比特之间是独立的，而量子比特之间组成的是一个复合系统。这些特性共同导致量子计算机与经典计算机相比具有两个显著优势：一是量子计算机信息存储量随比特数的增多呈指数级增长，理论上当比特数足够大（例如比特数达到250个）时，量子计算机能够存储的数据量比宇宙中所有原子的数目还要多；二是量子计算机是对量子比特构成的整个复合系统进行操作，可以将其理解为一种原理上的“并行计算”，这是经典计算机无法实现的。
　　从概念走向实践的量子计算机
　　当前，量子计算新技术研究路径尚未收敛，主要包括超导、离子阱、光量子、量子点、冷原子等。从技术研发上看，超导路线拥有最多的技术追随者。
　　基于超导量子位的量子计算是一种最早被提出和研究的量子计算实现方法，它基于超导性能的材料，使用电荷量子比特、磁通量子比特和相位量子比特这3种方式来形成量子比特。超导量子比特在操控、耦合、测量、扩展等方面具有显著优势。过去几十年里，超导量子计算有一定的发展，实现了与量子态所需精度相当的高精度控制、微波单光子状态的制备等主要技术。超导技术路线的缺点是易受环境噪声影响使得退相干时间变短，进而增加量子比特的操作难度。当前国际商业机器公司（IBM）开发的超导量子芯片比特数量已进入千位时代，在全球已部署了70余台量子计算机。拥有72个计算量子比特的中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”已完成137个国家用户的30万个量子计算任务。其他研究路径上，各有所长，各自推进。
　　量子计算机的研发是一项复杂的任务。以超导量子计算机为例，量子计算机主要包含量子芯片、量子计算测控系统、低温制冷系统、量子计算机操作系统、应用软件等多个方面。
　　量子芯片作为量子计算机的“心脏”，负责执行关键的运算加速过程，而这一过程需要将问题转化为量子算法，并通过特殊的调制脉冲信号输入量子芯片，最终采集并分析量子芯片输出的信号以获得问题的解答。
　　量子计算测控系统负责量子芯片所需信号的生成、采集、控制与处理，是实现量子芯片编程的关键工具。它如同一名精通量子语言的“翻译官”，将人类世界的复杂问题转化为量子芯片能够理解的“语言”，并引导量子芯片进行高效的计算。
　　未来5年，全球将进入“量—超—智”三算融合时代。量子计算、超级计算和智能计算协同完成运算任务就是“量—超—智”融合。如果把普通计算机比喻成“自行车”，那么带有人工智能的智能算力就是一列“高铁”，而量子计算机就像是一架“飞机”，三者协同将是未来算力的终极形态。

据光明网

　　科普
　　嗨！大家好我是量子计算机
　　量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。广义上，当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，就可称之为量子计算机。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。量子计算机的计算基础是量子比特。
　　我的优势
　　强大的量子信息处理能力
　　对于海量的信息，量子计算机能够从中提取有效的信息进行加工处理使之成为新的有用的信息。量子信息的处理先需要对量子计算机进行储存处理，之后再对所给的信息进行量子分析。运用这种方式能准确预测天气状况，目前计算机预测的天气状况的准确率达75%，但是运用量子计算机进行预测，准确率能进一步上升，更加方便人们的出行。
　　量子计算机VS传统计算机
　　传统的计算机通常会受到病毒的攻击，直接导致电脑瘫痪，还会导致个人信息被窃取，但是量子计算机由于具有不可克隆的量子原理这些问题不会存在，在用户使用量子计算机时能够放心地上网，不用害怕个人信息泄露。
　　我的用处有很多
　　天气预报
　　如果我们使用量子计算机在同一时间对于所有的信息进行分析，并得出结果，那么我们就可以得知天气变化的精确走向，从而避免大量的经济损失。
　　药物研制
　　量子计算机对于研制新的药物有极大的优势，量子计算机能描绘出万亿计的分子组成，并且选择出其中最有可能的方法，这将提高人们发明新型药物的速度，并且能够更个性化的对于药理进行分析。
　　交通调度
　　量子计算机可以根据现有的交通状况预测交通状况，完成深度的分析，进行交通调度和优化。
　　保密通信
　　不仅仅是对于我们生活相近的方面，量子计算机对于加密通信由于其不可克隆原理，将会使得入侵者不能在不被发现的情况下进行破译和窃听，这是量子计算机本身的性质决定的。
　　分析金融走势
　　量子计算机拥有强大的计算能力，能够同时分析大量不同的数据，所以在金融方面能够准确分析金融走势，在避免金融危机方面起到很大的作用。

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