這幾年，中國科技樹長勢喜人，今天科技界又迎來了一個振奮人心的消息：世界上第一臺超越早期經(jīng)典計算機的光量子計算機在中國誕生！

這標志著，我國的量子計算機研究領(lǐng)域已邁入世界一流水平行列。

據(jù)悉，這臺光量子計算機由中國科技大學(xué)、中國科學(xué)院-阿里巴巴量子計算實驗室、浙江大學(xué)、中國科學(xué)院院物理所等單位協(xié)同完成研發(fā)，是貨真價實的“中國造”。

　　國際上最高品質(zhì)和最高效率的單光子源

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。如果將傳統(tǒng)計算機比作自行車，量子計算機就好比飛機。

量子計算利用量子相干疊加原理，在原理上具有超快的并行計算和模擬能力，計算能力隨可操縱的粒子數(shù)呈指數(shù)增長，可為經(jīng)典計算機無法解決的大規(guī)模計算難題提供有效解決方案。

舉個例子，使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變量的方程組，所需時間為100年，而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01秒。

據(jù)中科院院士潘建偉介紹，中國2016年就首次實現(xiàn)了10光量子糾纏操縱，隨后在此基礎(chǔ)上利用自主發(fā)展的綜合性能國際最優(yōu)的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構(gòu)建了針對多光子“玻色取樣”任務(wù)的光量子計算原型機，速度比之前國際同行所有類似實驗快了至少2.4萬倍。

對比經(jīng)典算法，這臺光量子計算原型機比人類首臺電子管計算機(ENIAC)和首臺晶體管計算機(TRADIC)運行速度提高10-100倍。這也是世界首臺超越早期經(jīng)典計算機的光量子計算機。

預(yù)計到2017年底，研究團隊將進一步實現(xiàn)對大約20個光量子比特的操縱。

　　中科院研制的光量子計算原型機結(jié)構(gòu)圖

另外，在超導(dǎo)體系，中國也打破了由美國(Google/NASA/加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校)保持的9個量子比特操縱記錄，自主研發(fā)了10比特超導(dǎo)量子線路樣品。

這成功實現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的多體純糾纏，并通過層析測量方法完整地刻畫了10比特量子態(tài)，還在超導(dǎo)量子處理器上實現(xiàn)了快速求解線性方程組的量子算法。

　　十超導(dǎo)量子比特的糾纏態(tài)

　　基于超導(dǎo)量子處理器的線性方程解法演示

超導(dǎo)量子計算機路線圖

在此前關(guān)于中國這臺光量子計算機的介紹中，阿里巴巴的名字并未出現(xiàn)，但其實阿里在這方面的貢獻是相當(dāng)大的。

兩年前，阿里巴巴就與中科院合作成立了亞洲首個量子計算實驗室，開展在量子信息科學(xué)領(lǐng)域的前瞻性研究，探索超越經(jīng)典計算機的下一代超快計算技術(shù)。

雙方很快就取得了優(yōu)異的成績，將量子計算從學(xué)術(shù)帶到了現(xiàn)實世界。

今年3月的深圳云棲大會上，阿里云公布了全球首個云上量子加密通訊案例，通過建立多個量子安全傳輸域，為客戶提供無條件安全數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

不久前馬云還宣布啟動阿里巴巴的“NASA計劃”，并稱現(xiàn)在研究的目標是為了解決10年、20年后的困難，而量子計算就是阿里巴巴解決20年后計算資源稀缺的秘密武器。

預(yù)計到2025年，量子計算機將達到當(dāng)今世界最快超級計算機的水平，可解決一些目前無法克服的重大科技難題。

中科院阿里巴巴量子計算實驗室

　　阿里云實現(xiàn)首個云上量子加密通訊服務(wù)

附量子應(yīng)用大事記：

1982年，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼提出“量子計算機”的概念。

1994年，貝爾實驗室的專家彼得·秀爾證明量子計算機能夠完成對數(shù)運算，且速度遠勝傳統(tǒng)計算機。

1997年，科學(xué)家首次用一對糾纏光子實現(xiàn)了量子信息傳輸。

2005年，世界第一臺量子計算機原型機在美國誕生，基本符合了量子力學(xué)的全部本質(zhì)特性。

2007年2月，加拿大D-Wave系統(tǒng)公司宣布研制成功16位量子比特的超導(dǎo)量子計算機。

2007年，維也納大學(xué)的安東·齊林格和他的同事們用一對糾纏光子在加那利群島的兩個島之間傳輸了一份量子信息，傳送距離超過了143千米。

2010年1月，美國哈佛大學(xué)和澳洲昆士蘭大學(xué)的科學(xué)家利用量子計算機準確算出了氫分子所含的能量。

2010年3月，德國于利希研究中心發(fā)表公報：該中心的超級計算機JUGENE成功模擬了42位的量子計算機。

2010年，中國科大—清華大學(xué)聯(lián)合小組成功實現(xiàn)了當(dāng)時世界上最遠距離的量子態(tài)隱形傳輸，傳輸距離達16公里。

2012年3月，IBM做到了在減少基本運算誤差的同時，保持量子比特的量子機械特性完整性。

2015年7月，中國科學(xué)院與阿里巴巴集團旗下阿里云共同成立“中國科學(xué)院-阿里巴巴量子計算實驗室”，開展在量子信息科學(xué)領(lǐng)域的前瞻性研究。

2016年8月，我國自主研制的世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”成功升空。

2017年3月，馬云宣布啟動阿里巴巴的“NASA計劃”，并說“現(xiàn)在所研究的目標是為了解決10年、20年后的困難。