光量子干涉实物图（图片来源：中国科学技术大学。摄影：马潇汉 梁竞 邓宇皓）
据中国科学技术大学12月4日消息，该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。根据现有理论，该量子计算系统处理高斯玻色取样的速度，比目前最快的超级计算机快100万亿倍（“九章”一分钟完成的任务，超级计算机需要1亿年）。等效地，其速度比去年谷歌发布的53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快100亿倍。这一成果使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑：量子计算优越性（国外也称之为“量子霸权”）。相关论文于12月4日在线发表在国际学术期刊《科学》上。
1981年，诺贝尔奖获得者、物理学家费曼首次提出量子计算机的概念。无论在基础理论还是在具体算法上，量子计算都是具有超越性的。因此，对量子计算的相关研究及量子计算机的具体研制，已成为世界科学领域最闪亮的“明珠”之一。
2007 年，加拿大一家公司宣布研制成功拥有16量子比特的量子计算机；之后，微软、谷歌、IBM、英特尔等巨头纷纷宣布进军量子计算机科研和应用领域。在量子计算领域，我国整体上与发达国家处于同一水平。
2013年4月，中国科学院院士薛其坤领衔的实验团队，耗时4年，试验了上千个样品，终于找到一种叫作“磁性拓扑绝缘体薄膜”的特殊材料，在世界上首次从实验中观测到“量子反常霍尔效应”。这个效应可用来开发新材料，可让未来的量子计算机体积越来越小，即使千亿次的超级计算机也有望做成现在的平板电脑那么大。
2018年，郭光灿院士等人推出当时国际最强的64位量子虚拟机，打破了当时采用经典计算机模拟量子计算机的世界纪录。2020年9月，郭光灿院士等人研发出超导量子计算机“悟源”。这是一台能够脱离实验室环境后也稳定运行的超导量子计算系统，也是国内率先实现工程化的量子计算机。
光量子干涉示意图 (制图：文乐 罗弋涵)
据悉，潘建伟团队这次突破历经20年，主要攻克高品质光子源、高精度锁相、规模化干涉三大技术难题。
去年9月，美国谷歌公司推出53个量子比特的计算机“悬铃木”，对一个数学算法的计算只需200秒，而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需2天，实现了“量子优越性”。
实验显示，当求解5000万个样本的高斯玻色取样时，“九章”需200秒，而目前世界最快的超级计算机“富岳”需6亿年。等效来看，“九章”的计算速度比“悬铃木”快100亿倍，并弥补了“悬铃木”依赖样本数量的技术漏洞。
中科院量子信息重点实验室副主任、本源量子计算公司创始人兼首席科学家郭国平之前曾表示，量子计算是信息学里的一种应用，比如信息分为采集、传输、处理，量子计算就是利用量子力学的原理或者量子态的特性，使信息处理能力得到提升的一种计算方法。利用量子态的状态进行信息的编码、信息的处理、信息的读取，这就是量子计算。
量子计算机就是可以完成量子计算任务的机器。当然，我们不要认为量子计算机就只是硬件。我们现在的计算机要能够运行得起来，依然需要各种层面上的软件，最直观的就是操作系统、应用软件，以及底层的软件，所以量子计算机应该是指能够实现量子计算的软硬件的统称。
未来的量子计算机功能非常强大，不仅可以攻克密码分析、气象预报、金融分析、石油勘探等传统研究领域内的难题，还可以解决药物设计、新能源开发、新材料研制、高温超导、人工固氮等高新科技领域内的难点。（来源：综合人民日报、观察者网、快科技、《第二课堂》）
初审、一校：陈 晶
复审、二校：成自来
终审、三校：陈光中
