枢密院十号：那个快了亿亿亿倍的中国量子计算机，其实不只一台

国际权威学术期刊《物理评论快报》25日发表的两篇论文，让中国的“九章二号”和“祖冲之二号”两种量子计算原型机开始为世界所知，也标志着中国在量子计算领域取得又一次里程碑式的成果，而且是在两条技术路线上。

“两台实验性量子计算机解决了迄今为止最复杂的问题，这表明有关是否可以达到量子‘优越性’——量子计算机超越可能最好的传统计算机的点——的争论已经结束。” 著名量子物理学家、加拿大Calgary大学教授Barry Sanders在Physics网站上撰文称赞中国研究团队的工作是 “令人印象深刻的最前沿的进步”。

两种量子计算原型机到底取得了什么样的“前沿进步”呢？先来看看“九章二号”。

去年12月，中国科学家宣布成功研制出量子计算原型机“九章”，求解高斯玻色取样数学问题的计算速度，比目前全球最先进的超级计算机“富岳”快100万亿倍。

而“九章二号”由把速度又乘上了100亿倍，也就是说比全球最先进的超级计算机快10的24次方倍，如果非要把这一数字念出来，那就是亿亿亿倍！

新华社在报道中说，中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等人与中科院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，近期成功构建113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，在研制量子计算机之路上迈出重要一步。

“九章二号”

新华社的报道还援引研究团队成员的话说，“九章二号”主要有三大突破：第一显著提高了量子光源的产率、品质和收集效率，将光源关键指标从63%提升到92%。第二，将多光子量子干涉线路从100维度增加到144维度，操纵的光子数从76个增加到113个。第三，新增了可编程功能。

“九章二号”的计算能力有多快？据报道，根据目前已发表的最优经典算法，在求解高斯玻色取样问题时， “九章二号”1毫秒可算出的问题，全球“最快超算”需30万亿年。

再来看看“祖冲之二号”。

据介绍，“祖冲之二号”实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解，其速度比现有最快的超级计算机快出1000万倍。

与“九章”系列走的光量子技术路线不同，“祖冲之”系列走的是超导量子的技术路线。

据介绍，国际上研究量子计算机存在多条技术路线，而超导量子比特是最有希望的方向之一。今年5月，潘建伟等人构建了62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”。近期，该团队又采用全新的倒装焊3D封装工艺，解决了大规模比特集成问题，成功研制出“祖冲之二号”。根据目前已公开的最优经典算法，“祖冲之二号”对“量子随机线路取样”问题的处理速度，比目前全球最快的超级计算机快1000万倍以上。

量子计算机一出来，网络上除了赞叹之外，就属“看不懂”的声音居多。

实际上，看不懂就对了。国际公认，量子计算令人费解的复杂性，导致它主要是少数杰出物理学家的研究领域。

难懂并不妨碍我们来认识它的重要性。

“量子计算：昂贵、不确定、新生——而且必不可少”美国GCN组织22日发表一份报告说，一台真正的量子计算机，能够执行经典计算机无法进行的大规模计算，至少需要十年的时间。前方仍然存在巨大的技术挑战，可能需要数十亿美元的投资，这些投资可能不会有回报，但对国家的未来绝对必不可少。

美国政府问责局最近对量子计算进行技术评估，认为量子计算的发展将取决于跨学科、跨部门和跨国家的合作、熟练的劳动力以及从针对性研究到试验台和重大挑战的长期投资。还必须建立强大的供应链，以提供从稀土矿物到重要组件的制造能力。

美国政府问责局认为，业界可能会发现量子技术的成本和复杂性高得令人望而却步，导致投资回报不明。但潜在的应用是诱人的，它具有改善农业、能源、金融、制药、供应链和安全的潜力。

为了鼓励量子技术的发展，美国政府问责局建议政策制定者鼓励跨学科、跨部门和跨国家的合作，以加快技术转让。

近几年量子计算上取得的技术进步，让它已经开始摆脱纯科学研究的领域。

据英国《金融时报》21日报道，仅在本月，就有两家拥有可工作量子计算机蓝图的初创公司已经或宣布上市。IonQ 成为有史以来第一家在纽约证券交易所首次上市的量子计算公司。它现在的市值约为 20 亿美元。

一周后，Rigetti Computing 宣布它也将被一家特殊目的收购公司收购而上市。这笔交易对其估值约为 15 亿美元。

报道称，而且他们并不孤单——一些在量子计算架构方面有竞争想法的公司一直在忙于筹集私人资本。7 月，由英国物理学家在硅谷创立的 PsiQuantum 以超过 30 亿美元的估值从投资者那里筹集了 4.5 亿美元，用于其建造商业上可行的量子计算机。

《金融时报》认为，这些初创企业，以及投资热潮，标志着投资界如何看待量子计算的一个转折点。这个拥有 35 年历史的领域终于从科学事业转变为新兴产业。