量子纪元：一文读懂量子计算前世今生

从图灵的原始设想到现代的微型芯片，从最初的巨型大脑到掌中的智能手机，计算机的进化史，就是人类智慧的飞跃史。

准备好了吗？快按下回车，一起进入这个由0和1编织的数字世界。

从何说起

起源竟来自于这儿

在历史的长河中，数学界的魔术师阿兰·图灵，以他的天才创意，为我们带来了一台机器——图灵机。这台机器不仅改写了战争的走向，更悄然改变了社会的走向。

图灵，原本在伦敦富裕家庭长大，14岁那年，他踏入了美国谢伯恩公学的大门，开始科研之路。历史的车轮滚滚向前，第二次世界大战的硝烟，无情地打断了他的学术梦。当时，为了取得战争的胜利，德国升级了密码设备，开始启用英格尔码密码机——又称为“哑谜机”或“谜式密码机”，可见其破译难度之大。

由于德国密码设备的严密，面对重要军情，英国情报机构只能监听到一些茫然不解的信息。美国和法国，也相继遇到类似的情形。各国逐渐认识到事态的严重性，开始重视英格尔码的破解工作。

1939年秋，图灵临危受命，负责破译英格尔码密码机。“假如把这些技术放在一起，可以建造什么？”这个问题的答案，在当时的别人看来，简直是“天方夜谭”。

“我们可以建造一台计算机！”在历经无数个日日夜夜，图灵和他的团队成员专门设计、建造了一台机器，破解德军的英格尔码密码，也就是世界上的第一台军用计算机——图灵机。

后来，图灵机在军事中得到广泛应用。

1941年，英国情报机关利用图灵机准确破译了德军的一份密电，轻而易举地得到了世界上最厉害的一艘巨型装甲战列舰——“俾斯麦”号的行军路线，造成德军如此巨大的损失，图灵机功不可没。

如何而生

生根发芽能有多快

自从图灵机在人类智慧的海洋中激起涟漪，计算机的发展便开始了一段波澜壮阔的旅程。这股技术浪潮不仅推动了计算机技术的飞速发展，也为我们带来了前所未有的计算能力。随着时间的推移，传统的计算方法逐渐接近其物理极限，而量子计算的出现，预示着计算能力的又一次飞跃。

今天，从量子计算到量子计算机的发展也仅是刚过了起步阶段。为了实现在特定问题上的计算能力远超传统超级计算机的目标，科学家们认识到至少需要约50个量子比特的精准操控，这是一个极具挑战性的目标。

目前，全球仅有4台量子计算机宣布实现了“量子优越性”，这是一个重要的里程碑，意味着这些计算机在某些特定任务上的表现超越了最强大的传统计算机。值得骄傲的是，我国的光量子计算机“九章”和超导量子计算机“祖冲之二号”占据了其中的两席。

九章，源于古代数学专著《九章算术》。这本书成于公元一世纪左右，总结了战国、秦、汉时期的数学成就，历来被尊为算经之首。为了纪念这本书，我们以它的名字命名了“九章”量子计算机。

2020年，“九章”光量子计算原型机求解了最高达76光子的高斯玻色采样问题，求解速度超越经典超级计算机，在国际上首次实现基于光学体系的量子计算优越性，使得中国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。

高斯玻色采样问题听起来可能有点复杂，但让我们试着用一个简单的例子来理解它。

假如你在一个巨大的图书馆，需要找到几本特定的书。在传统计算机的帮助下，可能需要一本一本查找，非常耗时。

但有了量子计算机，它可以同时检查整个图书馆的每本书，迅速找到你所需要的。高斯玻色采样越高，它从大量可能性中筛选出正确的量子态组合的速度也越快。

以上是对“九章”光量子计算原型机的简单了解，“祖冲之号”超导量子计算原型机地位同样重要。

“祖冲之号”源于古代数学家祖冲之，他以超凡的才能，将圆周率的计算推向了一个新的高度。

2021年，我们以他的名字命名了一款超导量子计算原型机——“祖冲之号”。这台量子计算机，拥有62个超导量子比特，是当时国际上超导量子比特数目最多的可编程超导量子计算原型机，解决一个又一个复杂的计算问题。

2021年，我们又迎来了“祖冲之二号”，它的量子比特数达到了66比特。

打个比方，量子比特数达到66比特，就像是我们的量子计算机拥有了一个巨大的并行处理能力，它们可以同时以多种不同的状态存在。这意味着它可以一次性处理海量的信息，比传统计算机的效率要高出许多。

“九章”和超导量子计算机“祖冲之二号”的诞生，让中国成为全球唯一在超导量子和光量子两种物理体系上都实现“量子计算优越性”的国家，这是多么令人骄傲的成就！

量子计算

迎来发展新突破

基于量子计算的潜力和优势，2023年，在中国科学院量子创新院指导下，国盾量子推出了新一代量子计算云平台，接入祖冲之号同等规模的176比特量子计算机。

国盾量子计算云平台网址 ：quantumctek-cloud.com

该平台刷新了我国云平台的超导量子计算机比特数记录，是首个在超导量子路线上具有实现量子优越性潜力且对外开放的量子计算云平台，将进一步推动量子计算软硬件发展及生态建设。

此外，国盾量子协助中电信量子集团“天衍”量子计算云平台和中国电信“天翼云”超算平台进行对接，实现“天翼云”超算能力和176量子比特超导量子计算能力的融合。

上述云平台都计划接入基于“骁鸿”芯片研发的量子计算整机。500+比特量子计算机的云端接入，可以高效承载各领域用户对有实用价值的问题和算法开展研究，加速量子计算在实际场景中的应用，引领量子计算生态的快速发展。

可以说，时至今日，我国的量子计算已经实现了从跟跑、并跑到部分领跑的历史飞跃。那么，量子计算的未来如何发展？

中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟回答了这个问题。

“近期3-5年里，我们希望在解决某些特定物理问题或者化学材料问题中，找到一两个应用的范例。这些问题无法通过超级计算机解决，必须通过专用的量子计算机或者量子模拟机解决。在不久的将来，量子计算会有比较好的进展。”

量子计算的未来充满无限可能，让我们拭目以待，一起见证这场科技革命的到来！

本文来源于中电信量子。