我國預計2020年實現(xiàn)“量子霸權(quán)”

• 2018年12月10日 ZhangHongYuan來源：一財網(wǎng) 891 55
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  中國經(jīng)濟基本面穩(wěn)定，但動力和質(zhì)量較為不足，科技旅游行業(yè)發(fā)展如何受限？

  在一個供大于求的需求經(jīng)濟時代，企業(yè)成功的關(guān)鍵就在于，是否能夠在需求尚未形成之時就牢牢地鎖定并捕捉到它。那些成功的公司往往都會傾盡畢生的精力及資源搜尋產(chǎn)業(yè)的當前需求、潛在需求以及新的...

相較于量子計算機的控制系統(tǒng)的重要性，目前更重要的目標是率先實現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

日前，中國科學技術(shù)大學郭光燦院士團隊宣布，基于對半導體及超導量子比特的長期研究，成功研制出一套精簡、高效的量子計算機控制系統(tǒng)。這套被命名為本源量子測控一體機的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對量子芯片的操控并發(fā)揮其性能優(yōu)勢。

盡管到目前為止，全球第一臺能夠?qū)嵱玫牧孔佑嬎銠C離面世還很遠，但作為當前國際學界的研究熱點領域，量子計算機的控制系統(tǒng)是一大技術(shù)難點，不但成本昂貴，而且功能冗余、兼容性和集成度都較差。

據(jù)郭光燦院士介紹，這套控制系統(tǒng)的基本功能是提供量子芯片運行所需的關(guān)鍵信號，并負責量子芯片傳回信息的處理，執(zhí)行對量子計算機程序的編譯。它不僅能最大程度發(fā)揮量子芯片性能，還能應用于精密測量等更廣泛的科研領域。

我國預計2020年實現(xiàn)“量子霸權(quán)”

相較于量子計算機的控制系統(tǒng)的重要性，目前更重要的目標是率先實現(xiàn)“量子霸權(quán)”。所謂“量子霸權(quán)”是指，當量子計算機發(fā)展到50個比特時，計算能力將超越全球最快的傳統(tǒng)計算機，實現(xiàn)“稱霸”。

按照國家對量子信息科技在“十三五”期間的統(tǒng)籌安排和整體部署，科技創(chuàng)新2030“量子通信與量子計算機”重大項目的必要性和可行性都已得到充分論證。中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院也初步統(tǒng)籌了全國高校、科研院所和企業(yè)的創(chuàng)新要素和優(yōu)勢資源，為量子信息科學國家實驗室的建立奠定了堅實的基礎。

今年7月3日，我國首次實現(xiàn)了18個量子比特糾纏，中國科學技術(shù)大學潘建偉院士及其同事陸朝陽、劉乃樂、汪喜林等通過調(diào)控6個光子的偏振、路徑和軌道角動量3個自由度，在國際上首次實現(xiàn)18個光量子比特的糾纏，刷新了所有物理體系中最大糾纏態(tài)制備的世界紀錄。

誰先奪取“量子霸權(quán)”，誰就掌握了技術(shù)制高點、標準制定權(quán)和輿論主導權(quán)，在產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)有利地位。在信息時代，量子計算技術(shù)一旦突破，掌握這種能力的國家，會在經(jīng)濟、軍事、科研、安全等領域迅速建立全方位優(yōu)勢。

中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院副研究員張文卓向第一財經(jīng)記者介紹道，量子計算機的研制目標分為三個階段：第一個階段就是“量子霸權(quán)”階段，目前美國在“量子霸權(quán)”的爭奪中暫時領先，我國預計在2020年左右實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的科學目標，縮小與美國的差距;第二個階段是實用化量子模擬機階段，實現(xiàn)數(shù)百個量子比特相干操縱的專用型量子計算系統(tǒng)，應用于具有實用價值的組合優(yōu)化、量子化學、機器學習等方面，指導新材料設計、藥物開發(fā)等;第三個階段是通用可編程的量子計算機階段，能夠相干操縱數(shù)億量子比特，實現(xiàn)可容錯的量子計算機，能在經(jīng)典密碼破解、大數(shù)據(jù)搜索、人工智能等方面發(fā)揮巨大作用。

“如果完成三個階段，意味著人類實現(xiàn)了量子計算機的夢想，這將是人類實現(xiàn)第二次信息革命，全面進入量子信息時代的標志?！睆埼淖繉Φ谝回斀?jīng)記者表示。

目前，全球都仍處于第一階段的競逐中。在美國，從谷歌到IBM，在中國，從阿里巴巴到騰訊，世界頂尖的科技公司都在競相建造出第一臺量子計算機。

2017年11月和2018年3月，IBM和谷歌分別宣稱實現(xiàn)了50個和72個量子位的原型機。然而兩家公司都沒有宣布實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，也沒有公開相關(guān)測試結(jié)果，這意味著在技術(shù)上離實際的“量子霸權(quán)”還有一定的距離。

對此，張文卓向第一財經(jīng)記者解釋稱：“這是因為量子芯片通過半導體工藝加工出來，量子位數(shù)目可以任意增加，但是僅有量子比特數(shù)目的增加是遠遠不夠的，更重要的是對多量子比特的相干控制的能力。如果一個芯片對多量子比特的相干控制能力沒有獲得好的測試結(jié)果，那么這個芯片就沒有科學或?qū)嵱脙r值。”

他還指出，目前經(jīng)過嚴格同行評議并正式在國際學術(shù)期刊公開發(fā)表的最高質(zhì)量測試結(jié)果是谷歌的9量子位超導芯片和我國的10量子位超導芯片。

盡管在量子技術(shù)領域，我國與發(fā)達國家的差距并非難以彌合，不過發(fā)達國家擁有長期形成的強大半導體工業(yè)基礎、人才資源儲備、精密儀器設備制造能力和高效的科技成果轉(zhuǎn)化鏈條，國際巨頭企業(yè)的介入也提供了強大的研發(fā)資金保障。而我國在量子計算研究相關(guān)的公共技術(shù)積累較少，特別是超導微納加工工藝方面，需要積蓄一段時間才能實現(xiàn)超越式發(fā)展。

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