200秒有多短？上個大號都不夠！6億年有多長？滄海桑田、海枯石爛！12月4日，中科大宣布該校潘建偉團隊成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」，求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界排名第一的超級計算機要用6億年。這一突破使我國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家。
突破了，我國量子計算機實現重大突破！看來今年我國科技大爆發，嫦娥五號剛剛順利從月球起飛，中國科大就傳出好消息，實現76量子比特的光量子計算機原型機——九章！
量子計算機被譽為顛覆性的下一代全新計算機，與經典計算機二進位不同，它遵循的是目前還未完全研究透徹的量子力學規律。傳統計算機是通過集成電路通斷（高低電壓）實現0和1的基本單位，而量子計算機則是通過量子比特，用兩個量子態│0>和│1>代替經典比特狀態0和1，而且它還可以通過兩個邏輯態的疊加態形式存在。這樣可以使得量子計算機的狀態與量子位成指數規律增長2^n，也就是說3個量子比特的量子計算機就擁有8個量子狀態。
量子的這種特殊而獨一無二的規律，讓計量計算機擁有無與倫比的運算速度，毫不誇張的說，如果實現1000個量子比特計算機，它的量子狀態數量比全宇宙的原子數量要多得多！所以如果量子計算機一旦實現實際應用，人類的未來將再次迎來爆炸式的科技發展。
第一個聲稱實現量子霸權的公司是美國的谷歌，他們2019年使用53個量子比特的量子計算機「懸鈴木」，用時3分20秒實現傳統超級計算機需要1萬年才能解決的難題——證明一個隨機數字生成器符合「隨機」的標準。不過這些預算大多沒有實際意義，僅僅是為了一個證明而已！
除谷歌外，IBM在該領域也處於領先水平，而且IBM還提出一個專門衡量量子計算機性能的名詞「量子體積」，衡量指標包括量子比特數、設備交叉通信、門和測量誤差、電路編譯效率以及設備連接等影響因素。自從2017年展示了量子體積為4計算機（Tenerite）後，IBM保持著每年將量子計算機性能提高一倍的進展速度，2020年下半年IBM已經實現65量子體積的量子計算機。
當然，我國在量子計算機領域也是緊跟世界前沿。2020年12月4日，中科大潘建偉教授團隊就實現76光量子計算機，只用200秒就求解數學算法高斯玻色取樣，而這個過程使用當今世界最先進的超級計算機「富嶽」需要6億年！國際學術期刊《科學》評價這一成果時稱「一個最先進的實驗」、「一個重大成就」。
這個76量子比特量子原型計算機控制有多難？由於需要控制光子源一次只放出一個光子，用潘教授的話說就是100萬公裡距離的誤差不能超過一個頭髮絲直徑！我們喝一口水簡單得很，但是要你一次只喝一個水分子，你覺得難度如何？為了實現這一技術，潘教授團隊鑽研了20年，終於成功攻克高品質光子源、高精度鎖相、規模化幹涉三大技術難題。
當然，最後要說明一下，媒體宣傳量子計算機動不動在某些問題上超越傳統計算機萬倍、億倍，其實並非代表量子計算機運算速度比傳統計算機快這麼多。這是基於量子計算機硬體系統的不同，使得量子計算機可以運行一些經典計算機無法運行的特殊算法（如Grover，shor，quantum random walkshor等），使得量子計算機可以快得多地解決特定問題。
除了硬體原因外，找到可以替代大多數傳統經典計算機算法的量子算法並不是一件容易的事情，這也是量子計算機遲遲未能商用的一個主要原因。畢竟投入巨資的運算總要有價值在吧，不能單純搞學術上的研究。
雖然距離實用還有不少困難，但是這個發展趨勢是必然的，量子計算機將會在越來越多的領域發揮其作用。
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