離真正造出量子計算機還有多遠？潘建偉：10到20年

【觀察者網綜合報道】今天，你一定被這條新聞刷屏了：《造出世界首台量子計算機》，不過就如同前兩天的「一滴血驗癌症」一樣，這個標題也有些「標題黨」。實際上，潘建偉、陸朝陽等科學家構建出的是量子計算的原型機，比早期經典計算機（指世界首台經典演算法計算機埃尼阿克）運行速度快10到100倍。由於該計算機目前尚屬於早期的實驗室階段，在運算能力上還無法與現代的計算機相比，因此這是量子計算機研究取得的重大國際突破，並不是真正造出了可投入應用的量子計算機。潘建偉院士也表示，要造出有一定應用價值的量子計算機，還需要10到20年的努力。

5月3日，科學技術大學潘建偉院士（右二）在上海宣布，科研團隊成功構建的光量子計算機，首次演示了超越早期經典計算機的量子計算能力。

潘建偉（右）和陸朝陽（左）

據央視新聞報道，近日，科技大學的潘建偉、陸朝陽等科學家成功構建出世界上第一台計算速度超越早期經典計算機的光量子計算機，而且在全球首次實現了10個超導量子比特的高精度操縱，為邁入量子計算時代奠定了堅實的技術基礎。

實驗測試表明，該量子計算原型機，比早期經典計算機運行速度快10到100倍。由於該計算機目前尚屬於早期的實驗室階段，在運算能力上還無法與現代的計算機相比，但是隨著可操縱粒子數的增加，量子計算機的計算能力將呈現指數級的爆髮式增長，未來性能將遠超現代計算機，如果現在的傳統計算機的速度是腳踏車，那麼量子計算機的速度就好比飛機。

科技學技術大學陸朝陽教授指出，在這個原型機上運行一些量子演算法，我們發現它的速度跟我們國際同行進行比較，比第二名要快24000多倍。

量子計算機是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計算和模擬能力的計算機，其中，多粒子糾纏的操縱是量子計算機研發中最關鍵的技術制高點。

2015年，谷歌、美國航天航空局（NASA）和加州大學聖芭芭拉分校宣布實現了9個超導量子比特的高精度操縱。此次，潘建偉及其同事朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組，首次實現10個超導量子比特的糾纏，在基於超導體系的量子計算機研究方面取得突破性進展。

不過，由於高精度量子操控技術的極端複雜性，目前對其的研究仍處在早期發展階段。「量子計算機就像初生的嬰兒，未來最終會長成什麼樣子，對整個科學界還是個未知數。」潘建偉說。

潘建偉說，在量子計算基礎研究領域，就計算能力而言，科學界有三個達成共識的指標性節點：第一步超越首台經典計算機，第二步超越商用CPU，第三步超越超級計算機。「目前我們實現的只是其中的第一步，但這一小步卻是重要的一步。」

陸朝陽表示，預計年底可以實現操縱20個量子比特、達到目前商用CPU水平；到2020年，有望實現操縱45個量子比特的目標，向經典超級計算機的計算能力發起挑戰。

5月3日，科學技術大學陸朝陽教授（中）和學生們在中科院量子信息和量子科技創新研究院上海實驗室檢查光量子計算機的運行情況。

潘建偉表示，希望通過10到20年的努力，看看能不能真正搞出一台有一定的應用價值的、比較普遍的、可以穩定運行的專用量子計算機。這是我們的一個奮鬥目標。

對於量子計算機的未來，潘建偉有足夠的樂觀。

「10年內，超導量子操縱有可能做到100個粒子。到那時，它對某些特定問題的計算能力就可以達到目前全世界所有計算能力之和的100萬倍，計算能力將會突飛猛進。」潘建偉說，此外量子計算機能耗更低。

專家認為，計算能力極限的大幅提升，意味著量子計算機可以分析更多數據。比如，實現精準的天氣預報，躲避颶風海嘯；計算優化的出行線路，讓城市減少堵車；識別有效的分子組合，降低藥物的研發成本和周期；甚至可以用於探索太空，較快辨別可能存有生命體的行星。

潘建偉預測，造出「專用」量子計算機，在求解材料設計、化學研究、物理研究等特別需要、特別有用的問題上超越「超級計算機」，有望在10年後出現，最終還將拓展到量子人工智慧領域。

5月3日，一名科研人員在中科院量子信息和量子科技創新研究院上海實驗室內調整操作台上的激光干擾器。

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潘建偉：量子計算將如「雨後春筍」

中新社記者 張素

47歲的科學技術大學教授、科學院院士潘建偉，再一次站在聚光燈下。5月3日，他代表團隊在上海宣布兩件關於量子的喜訊：成功研製世界首台超越早期經典計算機的量子計算機；成功實現目前世界上最大數目(10個)超導量子比特糾纏。

相關成果分別發表於國際學術期刊《自然·光子學》和《物理評論快報》，引起海內外廣泛關注。

「我們實現的是量子計算基礎研究領域的第一步，一小步，但也是重要的一步。」面對蜂擁而至的媒體，潘建偉穿著慣常的駝色絨衫平靜地說。

學界公認量子計算基礎研究有「三步走」。第一步是展示超越首台電子計算機的計算能力，第二步是展示超越商用中央處理器的計算能力，第三步是展示超越超級計算機的計算能力。

潘建偉與陸朝陽課題組製造出的光量子計算原型機，計算速度超越了71年前誕生的世界首台經典演算法計算機埃尼阿克(ENIAC)。一位審稿人評價：「你們構建了第一代『ENIAC』量子機器。」

潘建偉院士

與此同時，朱曉波、王浩華、陸朝陽和潘建偉等科學家協同工作，成功實現10個超導量子比特的高精度操縱，打破了美國方面在2015年創造的9個超導量子比特操縱的紀錄。

30年前，潘建偉考入科學技術大學近代物理系，與量子結緣。21年前，潘建偉師從量子力學大師塞林格，當被導師問及夢想，他脫口而出：「我要在建一個世界一流的量子物理實驗室。」

如今作為量子領域研究的領軍者，潘建偉雄心勃勃。他並不滿足這兩項最新成果，而是瞄準更高的要求。他說，要在2017年底實現大約20個光量子比特的操縱，同時製備出20個超導量子比特樣品。他還說，要到2020年做到45至50個光量子比特的操縱，最終實現量子計算超越經典超級計算機的「量子稱霸」目標。

由於量子計算的巨大潛在價值，歐美各國都在積極整合各方面研究力量和資源開展協同攻關，大型高科技企業如谷歌、微軟、IBM等早早布局量子計算研究。的科研院校及企業也必須參與這場國際競爭。

出生在浙江省，潘建偉用當地常見的「筍」來比喻量子計算領域的發展。他描繪說，筍尖剛長出來時進展較為緩慢，一旦長起來便越來越快。他說的量子計算就如「春筍」，「我們的爆髮式增長已到了相變點」。

潘建偉有此判斷，一方面是基於科學家多年積累。以他的團隊為例，從1999年突破4光子糾纏操縱到2016年首次實現10光子糾纏操縱，他們始終「領跑」國際。

另一方面是國內已形成協同創新的良好風氣，比如最新成果是由科學技術大學、浙江大學、科學院物理研究所等合作完成，並且得到科學院—阿里巴巴量子計算實驗室等方面的資助。

「未來將面臨激烈的競爭，我希望結合國家實驗室建設，讓許多研究者面向同一個目標，集中全國力量去攻克量子計算機，突破國外的封鎖。」潘建偉微笑著說，「保守一點說，用5至10年時間造出幾台解決材料設計、化學研究、物理研究等需求的專用量子計算機」。