IBM 的量子计算机一鸣惊人，国内量子技术技术有多强？

在2019年度国际消费电子展(CES)上，IBM展示了其最新的量子计算机IBM Q System One的模型。评论认为，这个量子计算机坐落在2.3米高的玻璃框架内，看起来就像是一件艺术品。尽管看起来很精致，但它仍然是一个实验性的设备。

量子计算机到底是什么

如果有人问量子计算科学家：“量子计算机的秘密是什么？”“为什么量子计算机可以加速计算？”我认为答案是这样的：因为量子位元不仅代表某种状态，而且代表状态的概率叠加。

比如著名的薛定谔猫，它实际上是一只活猫和一只死猫的叠加。这是一个非常特殊的状态，因为你不能说它是一只死猫，你不能说它是一只活猫。但是你知道它活下来的可能性和死的可能性。这是一个非常奇怪的状态。所以，如果你能用叠加态来表示事物的状态：也就是说，同时表明一只猫是死是活。如果你能这样做，直觉告诉你你有能力并行地做。我们知道对于很多计算问题，有很多不同的解决方案。你需要仔细检查每一个解决方案，看看哪一个对你来说是正确的答案。

现在假设你有一台理想的并行计算机，你可以使用大量的处理器并行搜索。原则上，你可以大大加快速度。我想你可以这样回答这个问题量子计算机的超级计算能力来自于它并行搜索的能力。正是这种量子并行性使得量子计算机如此强大。

量子计算利用量子叠加可以有效地处理经典计算科学中的许多难题。可编程量子计算是量子计算实现的重要条件。对于经典计算，用户通常使用相同的硬件架构可以灵活地完成各种计算任务。然而，目前大多数量子计算实验都是为运行特定的量子算法而设计的。如果要执行新的量子算法，通常需要重新配置量子计算的硬件。为了解决这一问题，提出了可编程量子计算的概念。它可以在不改变硬件的情况下实现各种量子算法，只需要配置这些量子处理器的一些参数。近年来，可编程量子计算在离子阱、超导系统和硅量子点系统中得到了广泛的应用。然而，由于室温固体系统中的量子位元通常面临噪声干扰，其量子相干性很容易被破坏。因此，在室温固态系统中进行可编程量子计算演示仍然是一个难题。

IBM引发的质疑声

IBM宣称Q System One是“世界上第一个为科学和商业用途而设计的完全集成的通用量子计算系统”，但是这是一个有问题的描述。Q System One可能是为商业用途而设计的，但它还没有完全准备好。不是你想的哪种量子计算机。像Q System One这样的量子计算机在很大程度上仍是实验设备。它们在实际任务中并不比传统计算机表现得更好(实际上，您的笔记本在实际计算中可能更强大)，而是研究工具。让我们来看看量子设备是如何工作的。

在IBM的16位量子比特计算机向所有注册在线用户开放之后，包括摩根、戴姆勒、本田、三星和剑桥大学在内的企业用户也可以使用20位量子比特计算机。这不仅可以帮助客户探索量子计算的优势，还可以建立一个量子计算开发人员的社区。他们将共同创造新的资源，解决任何一家公司都无法单独解决的问题。

但量子计算的实现需要极其恶劣的环境，如量子比特可以容纳特殊加固装置，保持在绝对零度(273.15°C)冷却设备，帮助抵抗干扰和读取数据的电子设备等等。所以它把大部分时间花在一个秘密的“秘密基地”。

在一瞥IBM的独立量子计算机的计算能力时，外国媒体质疑其目前的性能是否“不如我们经常使用的轻薄便携笔记本电脑”。尽管如此，它还是引起了轰动，证明量子计算机可以超越实验室环境，让公众的想象思维活起来。

近年来，随着摩尔定律的失败和传统芯片的缓慢发展，芯片巨头英特尔被指责为“挤牙膏”，要求量子计算取代传统芯片的呼声越来越高。国外科技巨头谷歌和微软也纷纷进入游戏，先后发布了72款量子处理器和量子计算编程语言。

中国量子计算机迎头赶上

2月6日，中国农历新年的第二天，来自中国科技大学的杜江峰团队首次实现了常温常压可编程量子处理器。国际学术期刊《NJP量子信息》最近也发表了研究结果。

杜江峰课题组首次将金刚石中的电子自旋和核自旋作为两个量子比特系统实现了室温固态自旋可编程量子处理器。研究人员使用绿色激光脉冲初始化和读取量子处理器，并用一系列高精度微波和射频脉冲执行量子算法。他们设计了一类普通的适度子电路，将一系列量子算法的执行转换成相应微波和射频脉冲的幅值和相位参数

此外，2018年12月18日，来自本源量子的测控一体机和本源的两款量子计算芯片在展会上展出。近日，位于中国科技大学的中国科学院量子信息重点实验室正忙于量子芯片的调试工作。本源量子测控一体机是我国自行研制的第一套量子计算机控制系统，其研制成功是走向量子计算机的重要一步。

在纪录片《创新中国》中，也记录了中国科学家潘建伟和他的团队在上海量子信息与量子技术研究所进行量子计算机研究的过程，并分享了与比尔·盖茨交流的经验。在此之前，潘建伟带领团队在量子通信领域实现了中国从追随者到领导者的里程碑式的进步。

然而，尽管中国在量子计算领域取得了如此大的进步和成就，但与国际顶级研究成果仍有很大差距。即使抛开IBM正在展示的独立量子计算机不谈，大型计算机所能产生的计算能力也存在显著差异。

中国科学院，中国科学院，量子信息重点实验室主任郭郭光灿中国在20,深圳高科技论坛演讲，仍然是“世界上领先，以及相干时间提到100微秒，现在他们有10几位，我们在国内超导量子计算机已经远远落后国际。”

虽然IBM已经为量子计算的商业化应用打开了一个缺口，但是量子计算机的高性能计算在国内外仍然是一个难题，更是普通人难以企及的。但世界各地的研究人员仍在努力寻找技术未来的关键，并把握一个未来的可能性。

把量子计算还给更多人，还给未来，还给有情众生——这可能是真正的量子霸权：科学可以在恐惧和不确定性面前决定未来的霸权。

量子阶梯也许并不像看上去那么遥远，世界技术领域新战场获取从这里开启，谁能这个领域的超级玩家，非常值得期待。