量子领域的“较量”(2)
量子计算机之所以比传统电子计算机本领更超强，主要是因为它使用的是可叠加的量子比特，即量子位。在处理数据时，量子位可以同时处于0和1两个状态，这是由量子叠加特性决定的。与其相对比，传统电子计算机中的晶体管一次只能处于0或1的状态。因此，如果要进行海量运算，量子计算机就有了无与伦比的优势。这是因为电子计算机只能按时间顺序来处理数据，而量子计算机能做到超并行运算。具体来说，量子计算机的N个量子位可以同时存储2N个数据，其数据量随N呈指数增长。与此同时，量子计算机操作一次等效于电子计算机要进行2N次操作的效果，也就是说，一次运算完成了2N个数据的并行处理。这就是量子计算机具有超强本领的奥秘。
量子计算机一旦研制成功，无疑是一场现代科技领域的划时代革命。这种新型超强计算机的出现，将把传统电子计算机远远抛在后面。求一个300位数的质因数，目前最好的超级计算机需要几百年乃至上千年的时间来完成，而量子计算机可在以分秒计的时间内得到结果;我国“天河二号”这样的超级计算机需要100年才能处理的任务，一台量子计算机只需0.01秒就能完成。
量子计算机的最大优势在于具有强大的运算能力，能模拟复杂的物理变化和化学反应过程。因此，量子计算机在太空探测、核爆炸模拟、密码破译、材料和药物研制等领域具有突出的优势，有着广阔的应用前景。
“量子霸权”争夺战
如同研制智能手机、智能汽车和无人机等热门高端智能化产品一样，在“孕育”量子计算机的过程中也存在竞争和较量。在研制量子计算机所取得的成果中，来自中、美两国的研制团队目前名列前茅。为了成为领跑者，谷歌公司宣布将在2017年底前完成量子计算机的研发工作。
早在2013年，谷歌公司就对D-Wave公司研制的所谓量子计算机进行了测试， 以便弄清它是如何改善搜索功能和人工智能的，从而为研制量子计算机做准备。2014年，谷歌公司招聘了加州大学知名物理学家约翰·马丁内斯，致力于研发计算机的超导量子位课题。2016年6月，谷歌公司发表论文介绍其研制的量子计算机模型。一个月后， 谷歌公司又发表一篇论文，将其研发计划命名为“量子霸权”，并宣示了建造世界上第一台超高性能量子计算机的愿景。这台量子计算机的量子芯片将达到50个量子比特(量子位)，运算速度超过传
统电子计算机。同时，谷歌量子人工智能实验室宣布，公司改进研制的D-Wave 2x量子计算机的运算速度将是传统电子计算机的1亿倍。
谷歌公司的论文和数据公布后，引起了科技界的质疑和议论。一些专家评论说，传统的电子计算机电路由基本的门来构成，而标准的量子计算机也是由一系列逻辑门来构成量子电路，进而实现各种运算功能。而谷歌公司研制的量子计算机根本就没有量子计算机对应的门的概念，因而还不能称为标准量子计算机。
有的专家认为，谷歌公司所说的量子芯片为50个量子比特的计算机就可称为量子计算机，因为这种计算机在执行某些运算时其运算速度能大幅超越传统电子计算机。其实，这种说法是不确切的，要从量子比特本身来理解。通常，量子比特分为物理比特和逻辑比特。但物理比特不稳定，比如现在有十余个物理比特，但很快就会消失掉。对此，不得不通过纠错码过程对十余个物理比特做冗余，最后生成一個逻辑比特，而逻辑比特有良好的容错特性。因此，量子计算机要对传统计算机有足够多的优势，有效的逻辑比特数目至少大于30才行。
谷歌公司声称研制的量子计算机要完成50个量子比特的目标，但并未说明是物理比特还是逻辑比特。若就量子位的数量而言，已经足以满足要求了;但如果是物理比特，50个物理比特显然距离标准量子计算机的要求甚远。
总的来说， 要建造成真正的量子计算机有两个基本要求：一个是量子逻辑门的精度足够高，另一个是逻辑比特的数量足够多。从这两方面要求来看，谷歌公司已研制和将完成研发的量子计算机都达不到这些要求，无法被称为标准量子计算机，只是针对特定课题的专用计算机。
现在来看我国研制量子计算机的进展情况。中国科技大学量子实验室研发的氮化镓半导体量子芯片的量子逻辑门的精度已达到90%，在纠错码的辅助下，能满足容错计算的精度要求;其逻辑比特数量已达3个，距离量子计算机30个以上的要求已在接近。由杜江峰院士带领的研究团队，已使量子逻辑门的精度更高，达到99.99%，而单比特门精度已满足容错计算的要求。
综上所述， 在这场量子计算机的角逐和较量中， 谁能成为领跑者和称雄者， 事实将会做出最好的回答。
【责任编辑】庞 云 (崔金泰)
量子计算机一旦研制成功，无疑是一场现代科技领域的划时代革命。这种新型超强计算机的出现，将把传统电子计算机远远抛在后面。求一个300位数的质因数，目前最好的超级计算机需要几百年乃至上千年的时间来完成，而量子计算机可在以分秒计的时间内得到结果;我国“天河二号”这样的超级计算机需要100年才能处理的任务，一台量子计算机只需0.01秒就能完成。
量子计算机的最大优势在于具有强大的运算能力，能模拟复杂的物理变化和化学反应过程。因此，量子计算机在太空探测、核爆炸模拟、密码破译、材料和药物研制等领域具有突出的优势，有着广阔的应用前景。
“量子霸权”争夺战
如同研制智能手机、智能汽车和无人机等热门高端智能化产品一样，在“孕育”量子计算机的过程中也存在竞争和较量。在研制量子计算机所取得的成果中，来自中、美两国的研制团队目前名列前茅。为了成为领跑者，谷歌公司宣布将在2017年底前完成量子计算机的研发工作。
早在2013年，谷歌公司就对D-Wave公司研制的所谓量子计算机进行了测试， 以便弄清它是如何改善搜索功能和人工智能的，从而为研制量子计算机做准备。2014年，谷歌公司招聘了加州大学知名物理学家约翰·马丁内斯，致力于研发计算机的超导量子位课题。2016年6月，谷歌公司发表论文介绍其研制的量子计算机模型。一个月后， 谷歌公司又发表一篇论文，将其研发计划命名为“量子霸权”，并宣示了建造世界上第一台超高性能量子计算机的愿景。这台量子计算机的量子芯片将达到50个量子比特(量子位)，运算速度超过传
统电子计算机。同时，谷歌量子人工智能实验室宣布，公司改进研制的D-Wave 2x量子计算机的运算速度将是传统电子计算机的1亿倍。
谷歌公司的论文和数据公布后，引起了科技界的质疑和议论。一些专家评论说，传统的电子计算机电路由基本的门来构成，而标准的量子计算机也是由一系列逻辑门来构成量子电路，进而实现各种运算功能。而谷歌公司研制的量子计算机根本就没有量子计算机对应的门的概念，因而还不能称为标准量子计算机。
有的专家认为，谷歌公司所说的量子芯片为50个量子比特的计算机就可称为量子计算机，因为这种计算机在执行某些运算时其运算速度能大幅超越传统电子计算机。其实，这种说法是不确切的，要从量子比特本身来理解。通常，量子比特分为物理比特和逻辑比特。但物理比特不稳定，比如现在有十余个物理比特，但很快就会消失掉。对此，不得不通过纠错码过程对十余个物理比特做冗余，最后生成一個逻辑比特，而逻辑比特有良好的容错特性。因此，量子计算机要对传统计算机有足够多的优势，有效的逻辑比特数目至少大于30才行。
谷歌公司声称研制的量子计算机要完成50个量子比特的目标，但并未说明是物理比特还是逻辑比特。若就量子位的数量而言，已经足以满足要求了;但如果是物理比特，50个物理比特显然距离标准量子计算机的要求甚远。
总的来说， 要建造成真正的量子计算机有两个基本要求：一个是量子逻辑门的精度足够高，另一个是逻辑比特的数量足够多。从这两方面要求来看，谷歌公司已研制和将完成研发的量子计算机都达不到这些要求，无法被称为标准量子计算机，只是针对特定课题的专用计算机。
现在来看我国研制量子计算机的进展情况。中国科技大学量子实验室研发的氮化镓半导体量子芯片的量子逻辑门的精度已达到90%，在纠错码的辅助下，能满足容错计算的精度要求;其逻辑比特数量已达3个，距离量子计算机30个以上的要求已在接近。由杜江峰院士带领的研究团队，已使量子逻辑门的精度更高，达到99.99%，而单比特门精度已满足容错计算的要求。
综上所述， 在这场量子计算机的角逐和较量中， 谁能成为领跑者和称雄者， 事实将会做出最好的回答。
【责任编辑】庞 云 (崔金泰)