我國(guó)預(yù)計(jì)2020年實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”

• 2018年12月10日 ZhangHongYuan來(lái)源：一財(cái)網(wǎng) 891 55
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  中國(guó)經(jīng)濟(jì)基本面穩(wěn)定，但動(dòng)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(gè)供大于求的需求經(jīng)濟(jì)時(shí)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(shí)就牢牢地鎖定并捕捉到它。那些成功的公司往往都會(huì)傾盡畢生的精力及資源搜尋產(chǎn)業(yè)的當(dāng)前需求、潛在需求以及新的...

相較于量子計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)的重要性，目前更重要的目標(biāo)是率先實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)宣布，基于對(duì)半導(dǎo)體及超導(dǎo)量子比特的長(zhǎng)期研究，成功研制出一套精簡(jiǎn)、高效的量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這套被命名為本源量子測(cè)控一體機(jī)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)量子芯片的操控并發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。

盡管到目前為止，全球第一臺(tái)能夠?qū)嵱玫牧孔佑?jì)算機(jī)離面世還很遠(yuǎn)，但作為當(dāng)前國(guó)際學(xué)界的研究熱點(diǎn)領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)是一大技術(shù)難點(diǎn)，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(yùn)行所需的關(guān)鍵信號(hào)，并負(fù)責(zé)量子芯片傳回信息的處理，執(zhí)行對(duì)量子計(jì)算機(jī)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(yīng)用于精密測(cè)量等更廣泛的科研領(lǐng)域。

我國(guó)預(yù)計(jì)2020年實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”

相較于量子計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)的重要性，目前更重要的目標(biāo)是率先實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。所謂“量子霸權(quán)”是指，當(dāng)量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到50個(gè)比特時(shí)，計(jì)算能力將超越全球最快的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)“稱霸”。

按照國(guó)家對(duì)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(jì)算機(jī)”重大項(xiàng)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(guó)高校、科研院所和企業(yè)的創(chuàng)新要素和優(yōu)勢(shì)資源，為量子信息科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

今年7月3日，我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了18個(gè)量子比特糾纏，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士及其同事陸朝陽(yáng)、劉乃樂(lè)、汪喜林等通過(guò)調(diào)控6個(gè)光子的偏振、路徑和軌道角動(dòng)量3個(gè)自由度，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)18個(gè)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(jì)錄。

誰(shuí)先奪取“量子霸權(quán)”，誰(shuí)就掌握了技術(shù)制高點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)和輿論主導(dǎo)權(quán)，在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。在信息時(shí)代，量子計(jì)算技術(shù)一旦突破，掌握這種能力的國(guó)家，會(huì)在經(jīng)濟(jì)、軍事、科研、安全等領(lǐng)域迅速建立全方位優(yōu)勢(shì)。

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(cái)經(jīng)記者介紹道，量子計(jì)算機(jī)的研制目標(biāo)分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段就是“量子霸權(quán)”階段，目前美國(guó)在“量子霸權(quán)”的爭(zhēng)奪中暫時(shí)領(lǐng)先，我國(guó)預(yù)計(jì)在2020年左右實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的科學(xué)目標(biāo)，縮小與美國(guó)的差距;第二個(gè)階段是實(shí)用化量子模擬機(jī)階段，實(shí)現(xiàn)數(shù)百個(gè)量子比特相干操縱的專用型量子計(jì)算系統(tǒng)，應(yīng)用于具有實(shí)用價(jià)值的組合優(yōu)化、量子化學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面，指導(dǎo)新材料設(shè)計(jì)、藥物開(kāi)發(fā)等;第三個(gè)階段是通用可編程的量子計(jì)算機(jī)階段，能夠相干操縱數(shù)億量子比特，實(shí)現(xiàn)可容錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)，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(gè)階段，意味著人類實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想，這將是人類實(shí)現(xiàn)第二次信息革命，全面進(jìn)入量子信息時(shí)代的標(biāo)志?！睆埼淖繉?duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。

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

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

對(duì)此，張文卓向第一財(cái)經(jīng)記者解釋稱：“這是因?yàn)榱孔有酒ㄟ^(guò)半導(dǎo)體工藝加工出來(lái)，量子位數(shù)目可以任意增加，但是僅有量子比特?cái)?shù)目的增加是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是對(duì)多量子比特的相干控制的能力。如果一個(gè)芯片對(duì)多量子比特的相干控制能力沒(méi)有獲得好的測(cè)試結(jié)果，那么這個(gè)芯片就沒(méi)有科學(xué)或?qū)嵱脙r(jià)值?！?/p>

他還指出，目前經(jīng)過(guò)嚴(yán)格同行評(píng)議并正式在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊公開(kāi)發(fā)表的最高質(zhì)量測(cè)試結(jié)果是谷歌的9量子位超導(dǎo)芯片和我國(guó)的10量子位超導(dǎo)芯片。

盡管在量子技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距并非難以彌合，不過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家擁有長(zhǎng)期形成的強(qiáng)大半導(dǎo)體工業(yè)基礎(chǔ)、人才資源儲(chǔ)備、精密儀器設(shè)備制造能力和高效的科技成果轉(zhuǎn)化鏈條，國(guó)際巨頭企業(yè)的介入也提供了強(qiáng)大的研發(fā)資金保障。而我國(guó)在量子計(jì)算研究相關(guān)的公共技術(shù)積累較少，特別是超導(dǎo)微納加工工藝方面，需要積蓄一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)超越式發(fā)展。

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