关于量子计算机，你知道的有多少?

日前，由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究团队构建的76个光子的量子计算原型机"九章"成功问世，之所以取名九章，是为了纪念中国古代著名数学专著《九章算术》。

九章到底有多牛?

用一句话就能形容，在计算玻色采样问题时，它花1分钟，目前世界上最快的超算需要1亿年，也直接碾压了谷歌去年发布的53个超导比特量子计算机原型机"悬铃木"，在速度上比它整整快了100亿倍。

九章的问世也标志着我国已经掌握了"量子霸权"，在量子科学领域，中国再一次实现弯道超车。这次美国真急了!

九章量子计算机到底牛在哪里?

什么是量子计算机?

顾名思义，量子计算机是以量子的状态作为计算形式的计算机，与之相对应的，现在公众使用的计算机被称作经典计算机。

量子计算机与经典计算机的不同点在于计算方式不同，假设把经典计算机比作是蜡烛，那么量子计算机就是电灯泡，二者的目的虽然都是为了发光，但是点亮方式不同、照明范围也有差异，但是即使你不断改良蜡烛，也永远达不到电灯泡的效果。

目前，量子计算机使用的是原子、离子、光子等物理系统，不同类型的量子计算机使用不同的粒子，这次九章量子计算机使用的是光子。

那么九章的问世有什么重大意义呢?

首先是在IT、计算机和数学领域，九章标志着我国掌握了"量子优越性"，也就是量子霸权。

量子霸权是指在某个特定问题上量子计算机的计算能力远超现有最强的经典计算机。比如在求解5000万次高斯玻色采样问题时，九章用200秒就可以解决，而用目前世界上最快的超级计算机日本"富岳"解决相同问题，它需要6亿年。

其次，在实用性上，量子计算机也有广阔的用途，如大数据优化、密码破译、材料设计等领域，都可以借助量子计算机的超快的计算速度来获得支持，并产生巨大的经济价值，有科学家曾预言，在未来量子计算机会被广泛使用，影响到生活的方方面面。

值得一提的是，量子计算在新药研发领域也大有用处，现在研发每一种新药都要投入巨额资金和大量时间，在新药研发的前期工程极为复杂，需要对数亿级别的化学物质和分子进行筛选，但是如果引入量子计算，则可以大大缩短新药研发流程。

九章演示量子霸权，美军急了!

美国CNN指出，如果有国家率先实现量子计算成熟化，那么这个国家将在军事领域具有超前能力。

量子产业联盟创始人保罗·施蒂默斯面对九章的横空出世，提醒美国应该产生危机感，"中国有一颗量子卫星，其他国家没有，中国有一个量子通讯网络，其他国家也没有，现在中国有一个最先进的量子计算原型机，其他国家还是没有。" 保罗·施蒂默斯说道。

美国《防务新闻》周刊网站也在九章问世的同一天发表题为《美国国防信息系统局开始密切关注抗量子加密能力》的文章，一名高级技术官员华莱士在文章中表示，美国国防信息系统局(DISA)必须要加强美国国防通信系统不受量子计算机攻击的能力。

这次，看到我国九章的成功问世，美国这次真要急了，量子计算机已成为全球各国的兵家必争之地。

美国不久前刚发布了一项国家战略，以促进包括量子计算等领在内的关键新兴技术的发展，由政府申请投资2.37亿美元用于支持量子信息研究。欧盟也在近期宣布拟投资80亿欧元，投入到量子计算的研发中去。

量子科学领域中国能中国弯道超车，背后有三大法宝

众所周知，美国技术水平一直处于世界领先水平，甚至在某些领域对中国实施技术封锁，去年9月，美国谷歌公司宣布成功研发"悬铃木"量子计算机，引发科技界关注，当时仅花费几分钟时间就完成了经典计算机需要数万年才能解决的数学问题。

但令美国没有想到的是，仅过去一年，中国又一次实现了弯道超车，九章的计算速度比悬铃木还要快一百多倍。

九章缘何能实现弯道超车，背后有两三大因素。

第一个原因是，国家在量子计算机领域持续不断的大手笔投入。

2018年开始，中国就开始在合肥、上海和北京等地筹建量子科学国家实验室，全球最大的量子实验室就坐落在合肥，占地达554亩。

九章之父——潘建伟研究团队所在的中国科学技术大学在2018年已经获得安徽省和上海市政府各10亿元左右的启动资金，国家长期投入将达到千亿元人民币。

第二个原因是中国拥有量子科学领域顶尖的科学家团队。

很多人是在九章问世之后才第一次听说潘建伟团队，但实际上中国科学技术大学潘建伟团队一直在光量子信息处理方面处于国际领先水平。早在 2017 年，该团队就已经构建了世界首台超越早期经典计算机(ENIAC)的光量子计算原型机，2019 年，团队研制了输出复杂度相当于 48 个量子比特的希尔伯特态空间，逼近了量子霸权，所以说九章在今年问世是顺理成章的事。

第三个重要因素是科技企业持续不断地在量子科学领域的投入。

截止目前，京东、腾讯、华为和百度等科技巨头都相继成立了量子计算研究中心，为我国量子科学发展积累技术和人才。

值得一提的是，京东今年宣布投入巨资成立京东探索研究院，未来3年将在量子计算、AI、数据科学等6个领域的每个领域至少招募3位以上世界顶级的科学家加盟，同时鼓励海内外青年科学家加入研究院，致力于将他们培养成为未来行业的领军人物。

随着九章的问世，在政府、企业共同努力之下，我们可以看到，在这场全球量子霸权争夺战中，中国已经从追赶者变成了领跑者。