2019年8月23日，谷歌在持續重金投入量子計算13年後，成功摘取量子計算領域的一個重要里程碑：實驗證明了“量子優越性”，在特定任務上，量子計算機可以大大超越經典計算機的計算能力了。
量子計算究竟是什麼？有多大的魔力？北京的科學家這方面的研究如何？
今天下午，北京市科委組織開展“科技創新”專題政務開放日活動，邀請30餘位市民代表走進北京量子信息科學研究院及其超導量子計算實驗室。
在超導量子計算實驗室，只見一座實驗臺架上安裝著一個高約1米，直徑約半米的金屬圓筒實驗裝置。現場講解的實驗團隊負責人金貽榮告訴記者，不要小看這個“圓筒”，這裡面可大有玄機，是超導量子計算的核心。“圓筒”裡有分別有一個10比特和20比特的量子芯片，為了保障它們能“專心”工作，這個“圓筒”一共有7層，可以把外部環境中的電磁場干擾牢牢地攔在外面，而裡面的環境溫度是零下273.14℃，比宇宙的溫度下限，也就是絕對零度，僅僅高了0.01℃。
谷歌發佈了自己的研究成果後，很多人都在關心什麼是量子計算。金貽榮說，計算機計算包括經典計算和量子計算，經典計算採用了晶體管經典比特，也就是“0,1二進制”，只能處於0和1兩個狀態，但量子比特可以實現疊加、糾纏，就這帶來了超強的並行計算能力。
舉個例子，我國的神威·太湖之光超級計算機曾經是世界上最快的超級計算機，每秒鐘峰值運算能力達到接近10億億次。而60比特的量子計算機並行工作1次，計算量是“神威·太湖之光”的100倍；如果是100比特的量子計算機，則是可怕的1億億倍。這種超算能力會對我們未來的生產、生活帶來巨大的變化。打個淺顯的比方，如果我們要在一本厚厚的新華字典裡找一個字，傳統的計算機查找方式是一次翻一本字典。
而量子並行計算，是直接複製多本字典同時翻閱查找。金貽榮說，在生產研發領域量子計算也將帶來巨大變革，比如分子動力學是靶向藥物等科研領域的必經之路，但因為計算量巨大，直接導致藥物研發時間動輒10年以上，費用動輒以億計算，如果未來量子計算投入使用，時間、費用可能都會大幅下降，這將為疾病攻克帶來福音。
記者瞭解到，目前國際上對於量子計算採取了不同的技術路線，包括拓撲量子計算、超導量子計算、量子點量子計算、離子阱量子計算、冷原子量子計算等等。這些研究方向我國的科學家們都有涉及，都在開展全力攻關。雖然相比國外起步較晚，但追趕速度很快。此次谷歌完成的53個比特的量子計算，金貽榮表示，按照目前我國科學家的研究進度，預計兩到三年就能達到甚至超過這一水平。
北京市科委介紹，在加強全國科技創新中心建設進程中，北京市著力佈局建設了量子信息科學研究院、腦科學與類腦研究中心、智源人工智能研究院等一批新型研發機構（平臺），進一步賦予領銜科學家人財物支配權、技術路線決策權，並鼓勵開展科技經費“包乾制”的探索，充分調動科研人員積極性，持續激發創新活力。量子研究院的使命就是要建設成為新時代中國的貝爾實驗室。經過積極籌備，量子院在2019年已經進入了全面推進的快車道。
據悉，量子院將瞄準世界量子物理與量子信息學前沿和國家在量子信息技術等領域的戰略急需，整合北京現有量子物態科學、量子通信、量子計算、量子材料與器件、量子精密測量等領域骨幹力量，大力引進全球頂級人才，組建一支由世界級水平工程師組成的技術保障團隊，建設頂級實驗支撐平臺，力爭在理論、材料、器件、通信與計算及精密測量等基礎研究方面取得世界級成果。
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