米乐m6官网量子计算：下一个“兵家必争之地”量子计算，国之重器。在全球竞争激烈的今天，量子计算作为“国之算力”，其竞争也日趋白热化：全球量子计算“抢人”大战，全物理体系量子计算的赛跑，国外巨头对于量子计算的超前布局……作为身居世界浪潮中心、同时又是世界第二大经济体的中国，在量子计算的赛道上必然不停奔跑，国内量子计算专业的学者、企业家也纷纷做好了为国“战斗”的准备。

　　1946年，世界上第一台通用计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，这个庞然大物有18000个电子管，重达30吨，占地170平方米，每秒钟可进行5000次运算。之后，电子计算机又经历了晶体管计算机、集成电路计算机到超大规模基础电路计算机的时代，从性能到外观都有了极大的改善。

　　电子计算机的飞速发展导致“摩尔定律”的产生，即机器的性能每隔约18个月将提高一倍。然而米乐m6手机版，物理学家认为摩尔定律必定会终结，因为摩尔定律的技术基础需要不断提高电子芯片的集成度（即单位芯片面积上的晶体管数目），而这受到两个主要物理限制：一是非可逆门操作会丢失大量比特，并转化为热量，最终会烧穿芯片；二是终极的运算单元是单电子晶体管，而单电子的量子效应将影响芯片的工作，使运算速度无法持续提高 [1]。在量子信息技术领域，量子计算以其并行计算能力等特性，存储数据能力强、执行运算速度快等核心优势，成为突破经典计算极限的重要技术 [2]。

　　从最早的算盘到目前的计算器，再到日常使用的笔记本电脑、台式机，甚至是超级计算机，从本质上来说，它们都是建立在经典计算原理上的。经典比特是二进制变量，一个比特要么是0，要么是1，在某一时刻，两个经典比特最多只能表示00、10、01、11这4种可能性的一种；但对于量子比特而言，由于量子的叠加性，使得每一个量子比特同一时刻可以处在两个不同状态上，一个比特既可以是0也可以是1。因此，两个量子比特可以同时表示00，01，10，11这4种可能性，是经典的22倍米乐m6手机版。随着比特数增加，其信息的存储量和运行速度会以指数级增加，例如，N个量子比特（假设每个量子比特均有效）可以同时表示2N种可能性，而经典计算机则望尘莫及。简单地理解，量子计算机采用的是并行运算模式，因此处理数据的速度更快 [3]。

　　量子计算未来的潜力巨大，作为前沿的高新科技，它已成为世界各大巨头公司争相入局的新兴产业，美国有谷歌、国际商业机器公司（IBM）、英特尔，中国有阿里巴巴、华为、腾讯、百度，产业界还有三星、空中客车、洛克希德·马丁和富士通。全球多个国家和地区更是出台多项支持研究量子技术的政策。2020年，IBM公司就公布了量子计算机未来10年的发展路线量子比特的中型计算机，2022年持续突破并建成433量子比特计算机，2023年达到1121量子比特，终极目标是2030年达到100万量子比特。

　　IBM还推出了一种比目前市面上任何一种冷却装置都要大的“超级冰箱”，团队在设计这个庞然大物时考虑到了百万量子比特的系统，并且已经开始基本的可行性测试。目前，IBM已开始在全球部署量子计算机的计划。截至目前，在德国、日本等国家部署量子计算机达20余台。2021年6月15日，IBM的27量子比特量子计算机在德国巴登－符腾堡州正式投入使用，这是欧洲最强大的量子系统。通过与IBM的合作，德国在量子计算道路上迈出了坚实一步，有望成为欧洲量子计算研究的领导者 [4]。2021年7月底，IBM和东京大学宣布量子计算机已在川崎企业孵化中心开始运行，该设备搭载的是27量子比特超导量子计算机。

　　在量子计算机领域，IBM不是唯一有野心的公司，谷歌同样如此。2019年9月20日，谷歌内部研究报告显示，其研发的量子计算机Sycamore成功地在3分20秒时间内，完成现今最先进的传统超级计算机需1万年时间处理的问题，声称在全球首次实现“量子霸权”。“量子霸权”指量子计算机处理某一类问题的能力超过经典计算机，这种计算机属于专用量子计算机。

　　2020年全球量子投资总额首次突破10亿美元，相当于此前4年的总和。截至2021年6月，2021年全球量子投资总额已经超过2020年全年，达到13亿美元。巨头们的争先恐后，投资方的蜂拥而至，都释放出一个再明显不过的信号：量子计算是下一个“兵家必争之地”。

　　视线转回安徽合肥高新区，这里有一条举国闻名的充满科技力量的路——云飞路，它还有一个响亮的名字叫作“量子大道”。沿着这条路从东往西，遍布着数10家量子信息相关的企业，其中科大国盾、本源量子、国仪量子分别代表了中国的量子通信、量子计算、量子精密测量三大实力方向，成为未来在提高算力、保障信息安全、提升测量精度等方面突破经典技术瓶颈的角力场。

　　作为国内第一家成立的量子计算机全栈式开发的企业，本源量子围绕着量子计算机的软硬件进行研发，从量子芯片、量子计算测控一体机、量子计算机操作系统，再到编程语言、量子计算云平台，均掌握企业自主研发技术。“过去，马力即国力；未来，算力即国力”，目前国际上对于量子计算白热化的竞争，清晰地验证了本源量子创始人兼首席科学家郭国平多年前说过的这句话。

　　量子计算机的主要结构由量子芯片（类比CPU）和量子测控系统（类比主板）以及量子软件构成的计算系统。量子芯片基于量子力学原理，以量子比特（类比高低电平）为基本单位构成，量子比特的行为遵循量子规律。

　　在量子大道上，有全国第一家量子计算线验中心，这里有一台量子计算机原型机。这台量子计算机24小时运行，里面搭载了6量子比特的量子芯片，是一台超导物理体系的量子计算机——本源悟源。它的技术对标IBM和谷歌2017—2018年水准的超导物理体系量子计算机。2016年，IBM率先研发出世界上第一个5量子比特超导量子计算机的量子云平台，之后搭建了一套完整的量子计算机。也就是说，国内量子计算云平台的发展只比美国晚4年，但在性能上基本与IBM持平。2020年，本源悟源上线到量子计算的云平台，免费提供给全球网友使用。目前，本源量子公司研发的具有24个超导量子比特的量子芯片也已进入实验阶段。

　　量子计算机要正常工作，必须保证量子芯片始终处于接近绝对零度的极低温环境下。稀释制冷机是目前唯一能够提供长期稳定极低温工作环境的专用设备。截至目前，稀释制冷机还未实现国产化，被几家欧美公司垄断，目前只能依赖进口，且价格昂贵。

　　尽管目前超导量子计算机在量子芯片的位数上更具发展优势，但从长远来看，除非稀释制冷机技术发生巨大，否则难以跨越1000量子比特的界限。而中国在稀释制冷机领域的竞争力并不占据优势，这就直接导致在下一代量子计算机的竞争中面临巨大外在压力。为解决这个问题，本源量子已经在和国内多支团队共同攻关，研发专用于超导量子计算机国产化的稀释制冷机。

　　稀释制冷机为量子芯片提供接近绝对零度的低温环境，并且隔绝外界一切热量和噪声干扰，类似于传统计算机的机箱通过风扇给中央处理器进行散热。绝对零度是冰冷的极致，是一个理想的、无法达到的最低温度。长期以来，科学家们向着这个目标发起了一次又一次挑战。2021年我国科学家自主研发的无液氦稀释制冷机成功实现在10.9毫开下连续稳定运行，满足超导量子计算的条件，基本达到国际主流产品的水平。这一技术为解决我国在量子计算的“卡脖子”问题上迈出了关键的一步。

　　而半导体物理体系的量子计算机，对温度的要求则更加宽松。超导量子计算机必须在“超导”状态下运行，半导体量子计算机则没有这个限制，已证明可以工作在1开以上的温度。实现1开的低温制冷技术成本更低，国产化能力也更强，且对于量子芯片位数的提升没有限制。它的可扩展、可集成特性更强，这一点也是实现通用量子计算的前提。

　　量子信息科学在国内能够得到发展，离不开一位科学家几十年如一日的默默耕耘，他就是我国量子信息科学界泰斗郭光灿院士，也是本源量子的联合创始人。十多年前，郭光灿院士和郭国平教授就开始带领本源量子研发团队进入半导体物理体系这个领域，研发半导体量子计算机。

　　从1980年代起，郭光灿就开始进入量子光学领域。1984年，郭光灿在琅琊山醉翁亭，主持召开了全国第一个量子光学研讨会。这也是国内首次围绕量子信息科学展开的学术会议。但这之后，量子在国内仍然没有引起足够的重视。郭光灿曾比喻自己“坐了15年的‘冷板凳’”。1998年、1999年、2000年3次申请以支持有重大应用前景的基础研究为重点的973项目，均以失败告终。因为大部分教授研究的都是经典信息，甚至还有一些人认为量子信息是“伪科学”，期间，科研经费已到了山穷水尽的境地。面对这样的困境，郭光灿始终认为绝不能让国家错过发展量子信息的大好机遇，他在中国科学技术大学成立了中科院量子信息重点实验室。初始的实验室相当简陋：“只有一台386机器，一台针式打印机，就这两个设备。我的研究生们都是轮流用386机器。”后来有一位学生回忆说，当时大家都是排着队用设备的，谁到点了，哪怕没算完也得下来换人。

　　“只要有一点希望，我就会去做，尽管经历三年都不成功。出差一个人，到宾馆一个人，做报告我一个人，一个人修改报告，那个时候确实感到比较孤独。”郭光灿一边要领导实验小组做论文，一边又到处去申请经费，到处碰壁。但是他却仍然很乐观，他坚信自己一定会成功，坚信量子信息科学一定会被国人所接受。

　　2001年，量子信息重点实验室遭遇了前所未有的困难。也正是在这一年，郭光灿第四次申请973项目，终于获得成功，他拿到了国家首个量子信息领域的973项目，有了2500万科研经费。

　　申请到项目后，作为首席科学家，他不是只考虑自己的团队，而是考虑国家量子信息未来的发展。“中国要在世界上竞争，靠一个团队是不行的，必须团结国内所有力量来参与竞争。”正是有了这样的“大义”，郭光灿后来组建了最初的量子信息科学队伍。时间证明，他是对的。从这个队伍里，走出了5位院士，分别为郭光灿、彭堃墀、孙昌璞、潘建伟、杜江峰。他们是5位课题组长，先后被评为中科院院士。而后这个队伍里的10多位年轻的学术骨干，又作为首席科学家承担科技部973项目。该项目的实施是中国量子信息科学研究蓬勃发展，并在国际上占有一席之地的重要转折点。

　　国内量子信息科学发展过程中，郭光灿还遇到了一个小插曲，这件事与我国著名“两弹一星”功勋奖章获得者钱学森有关。1990年代，郭光灿前瞻性地预判，量子信息一定会成为未来各国激烈竞争的领域。但当时量子信息在国内毫无声息，如何扩大影响力是急需解决的问题。1998年，郭光灿组织了一次量子信息香山科学会议，为扩大会议影响力，提高会议规格，他想邀请一位“大人物”来主持会议，他想到了钱学森。

　　在给钱老的信中，郭光灿大胆建议：“要拿出当年搞‘两弹一星’的精神来搞量子信息”，同时诚挚地邀请钱老来主持香山科学会议。令他没有想到的是，没多久，他就收到了钱老的回信：“我很同意您说的我国应统一组织全国力量攻克量子信息系统的技术问题。”钱老还表示“此事关系到国家大事”。同时，就如何组织全国力量，钱老以“两弹一星”的经验，在回信中表达了他的看法。尽管最后因为身体原因，钱老未参加会议，但这封信给了郭光灿极大的鼓舞。“钱老都这么关注和支持量子信息的研究，我们还有什么理由不全力以赴。”随后，郭光灿找到同为“两弹一星功勋奖章”获得者王大珩院士，王大珩欣然同意：“中国人必须在量子信息领域有自己的声音。”

　　在老一辈科学家的支持下，量子信息香山科学会议成功举办，郭光灿也通过主题报告，让更多人知道了量子信息这个领域。一晃30多年过去了，郭光灿的团队实现了当年对钱老的诺言，用自己毕生的心血去做一件事，将量子计算科技发展下去。

　　2021年以来，郭光灿团队已在半导体量子芯片方面取得多项重大进展：利用微波超导谐振腔实现对半导体双量子点的激发能谱测量。此外米乐m6手机版，利用微波谐振腔探测到半导体量子点受微波驱动调制的干涉新现象，该成果将助力本源量子公司在2021年底上线量子比特的半导体量子计算机，这将是国内第一台拥有自主产权的工程化半导体量子计算机。2021年9月，本源量子与中科大合作将机器学习应用于超导量子计算，这一成果有效提升了量子芯片的读取保真度，并大幅度抑制读取串扰效应。希望到2025年，能够突破1000量子比特，达到1024量子比特，并将运用量子计算尝试在不同行业领域解决对应的问题，研制出行业领域的专用量子计算机。

　　虽然目前无法判断超导量子计算机和半导体量子计算机哪个才是未来的主流，也许未来在不同应用领域会使用不同物理体系，不能在技术上实现大一统，但是科学家们会始终坚持“为量子计算贡献中国力量”，为国守赛道。

　　2.郭国平. 量子计算政策发展与应用研究综述. 人民论坛·学术前沿, 2021, (07): 57-63.