理想与现实

　　按照潘建伟的描述，量子计算机也有望在人类社会的大规模计算难题上大展拳脚——

　　在公共安全领域，量子计算可以瞬间处理监控数据库中60亿人次的脸部图片，并实时辨别出一个人的身份；在公共交通领域，量子计算能够迅速对复杂的交通状况进行分析预判，从而调度综合交通系统，最大限度避免道路拥堵，等等。

　　不过，这些目前都还只是科学家的“理想”前景，现实中的量子计算机还远没有达到这个应用水平。

　　即便是中国光量子计算机，也只是打败了早期的电子计算机的速度，比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍，但相比于眼下的智能手机，以及手提电脑，“速度上要慢得多”。

　　上世纪80年代初，美国物理学家费曼提出量子计算机的概念，但经过30多年的努力，世界上最好的量子计算机也很难完成一些“看似小儿科”的现实数学问题，以至于对此持怀疑态度的人给出这样的说法：量子计算虽是革命性技术，但似乎总是遥不可及。

　　如今，事情似乎有所转机。今年年初，《自然》杂志在一篇以《2017年将是量子计算机从实验室走进现实》为题的文章中说，量子计算长期以来都被认为是20年以后才会实现的技术。但是，2017年可能是这领域改变其“仅限于研究”印象的一年。

　　这种改变在5月3日的中国上海得到了印证，世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机在这里问世。

　　潘建伟说，科学界有一种说法，就计算能力而言，量子计算研究有“三步走”。第一步是超越首台电子计算机的计算能力，第二步是超越商用中央处理器的计算能力，第三步是超越超级计算机的计算能力。

　　如今，潘建伟团队走完了第一步。他说，“目前我们实现的只是其中的第一步，但这一小步却是重要的一步。”

　　《自然·光子学》审稿人在评价这项成果时表示：“中国科学家研制出的这台量子计算机，可以说是量子计算领域的埃尼亚克（ENIAC）”，后者是世界上第一台电子管计算机，开辟了经典算法计算机的时代。

　　中国这台量子计算机的“里程碑”意义可见一斑。

　　追赶与超越

　　事实上，世界各地的实验室推出实现量子计算的方案不少，但实现的难点在于对微观量子态的“操纵”。目前，潘建伟团队在3个很有希望的方向努力推进：光子量子计算、超冷原子量子计算和超导量子计算。

　　5月3日亮相的光量子计算机就是一种操纵5个粒子，即5个光量子比特的量子计算原型机。根据量子理论，量子计算机的计算能力将随着可操纵的粒子数增加而呈现大幅增长。

　　中国科学技术大学教授陆朝阳告诉记者，该团队接下来的目标是，在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵，并致力于20个超导量子比特样品的设计、制备和测试。

　　那时，量子计算机的计算速度将接近目前最好的商用中央处理器——也就是前面所说的“第二步”，追赶上目前手提电脑的速度。陆朝阳说，到2020年，希望能够达到50个左右量子比特的操纵，届时有可能实现“第三步”的突破，即超越超级计算机。

　　此前，美国加州理工学院的物理学家约翰·普瑞斯基尔提到了一个词，叫“量子称霸”，大意是说，当量子计算机拥有5到20个量子比特时，能完成顶级超级计算机所能完成的事情，而一旦拥有超过49个左右量子比特后，量子计算机的能力将让超级计算机望尘莫及。

　　“这是被称为‘量子称霸’的任务，科学家最初设计这个问题的动机就是为了显示量子计算机的能力，跟经典的计算机竞赛，看看谁跑得快。”陆朝阳说。

　　潘建伟说，未来10年之内，科学界很有可能做到100量子比特的操纵，届时，其计算能力可能比目前最强大的超级计算机还要快百亿亿倍。

　　再进一步预测，潘建伟说，如果将来能够做到1000个量子以上，科学家也许就可以研究意识是怎么产生的，或许能催生强大到无法想象的人工智能。