62比特量！揭秘量子計算機的厲害之處

近日，北京大學極端光學研究團隊在大規模集成光量子芯片領域取得重大進展。以量子力學爲基礎的科學研究以及相關技術應用屬於國際科技前沿領域。量子科技在世界未有之大變局時代的科技發展中居於至關重要的地位，是推動關鍵核心技術的重要突破口。

什麼是量子？

1900年，著名物理學家普朗克提出了“量子”概念。隨後的數十年間，衆多物理學家共同努力，建立了量子力學理論，深刻揭示了物質微觀結構的物理學規律，解釋了物質的光學、電磁、化學等等基本屬性。

量子揭示了微觀世界非常神奇的性質，即宏觀連續的物理量，微觀上竟然是分立變化的。量子世界中，一個量從1變化到100，它只能像爬樓梯一樣，一個臺階一個臺階跳上去，而不能連續的變過去。

量子的性質

量子客體具有態疊加性質。即使兩個宏觀看來完全不能共存的狀態，微觀上都可以按照一定概率同時存在。關鍵是沒有測量前，量子態就是疊加的態，不對應於任何宏觀態。測量之後按照相應的概率給出一個宏觀測量量來。物理學家薛定諤提出了著名的“薛定諤的貓”來說明經典物理與量子物理的差別。經典物理中小貓要麼活着，要麼死去，二者不能共存，且必居其一。量子物理中，我們可以在一個盒子中製備出一隻小貓活着和死去疊加的狀態。如果不打開盒子，小貓既沒有活着，也沒有死去，這就是疊加態。只有盒子打開了，疊加態的貓纔會給出確定的生或者死得狀態。也就是觀測之後才知道結果。

這是因爲在量子力學中，物質既具有波動性，又具有粒子性。通常情況下物質以各種狀態波疊加形式存在。觀測後，物質從不確定狀態變爲某個確定狀態。量子疊加態應用在一隻小貓的身上，就會出現”薛定諤的貓”的現象。

什麼是量子計算機？

量子計算機是遵循量子力學規律進行的高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝備。

量子比特，是量子計算的運算單位，它是0和1兩個狀態的疊加。近日，中科院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊，成功研製了62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，並在此基礎上實現了可編程的二維量子行走。

量子計算機與普通計算機的區別及優勢

日常使用的電子計算機雖然利用了物質量子屬性，但並不是量子計算機。與普通電子計算機一樣，量子計算機也可以解決各種計算、信息問題。二者的本質區別在於量子計算機可以利用量子疊加態進行量子運算，即量子算法。因爲量子疊加態中同時存在多種狀態，且可以同時處理多種計算，所以量子計算機比經典計算機的運行速度更快，處理信息能力更強。

指導老師：中國傳媒大學副教授於晗

專家：北京工業大學物理學研究員 王雯宇