每日一詞 | 量子計(jì)算機(jī) quantum computer

2025年3月3日，中國科學(xué)家宣布已成功構(gòu)建目前最高水準(zhǔn)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)——105比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之三號(hào)”，再次打破超導(dǎo)體系量子計(jì)算優(yōu)越性世界紀(jì)錄。

Chinese scientists unveiled a superconducting quantum computer prototype named "Zuchongzhi 3.0" with 105 qubits on March 3, 2025 (Beijing Time), marking a breakthrough in China's quantum computing advancements. The achievement also sets a new record in quantum computational advantage within superconducting systems.

【知識(shí)點(diǎn)】

量子是組成物質(zhì)和能量的離散的基本單位。量子計(jì)算是利用量子技術(shù)獲取更強(qiáng)算力。量子計(jì)算的發(fā)展最早可以追溯到上世紀(jì)80年代，物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼首次提出量子模擬的概念，之后科學(xué)家通過一系列驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)論證了量子計(jì)算的可行性，指出可利用量子計(jì)算機(jī)求解電子計(jì)算機(jī)（經(jīng)典計(jì)算機(jī)）難以解決的問題。量子計(jì)算機(jī)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相比具有兩個(gè)顯著優(yōu)勢：一是量子計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)量隨比特?cái)?shù)的增多呈指數(shù)級(jí)增長，理論上當(dāng)比特?cái)?shù)足夠大（例如比特?cái)?shù)達(dá)到250個(gè)）時(shí)，量子計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量比宇宙中所有原子的數(shù)目還要多；二是量子計(jì)算機(jī)是對(duì)量子比特構(gòu)成的整個(gè)復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行操作，可以將其理解為一種原理上的“并行計(jì)算”，這是經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的。

基于超導(dǎo)量子位的量子計(jì)算是一種最早被提出和研究的量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)方法，它基于超導(dǎo)性能的材料，使用電荷量子比特、磁通量子比特和相位量子比特這3種方式來形成量子比特。量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。以超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)為例，量子計(jì)算機(jī)主要包含量子芯片、量子計(jì)算測控系統(tǒng)、低溫制冷系統(tǒng)、量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等多個(gè)方面。國際學(xué)界主流觀點(diǎn)認(rèn)為，量子計(jì)算發(fā)展需經(jīng)歷“三步走”：第一步是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性；第二步是研制可操縱數(shù)百個(gè)量子比特的量子模擬機(jī)，解決一些超級(jí)計(jì)算機(jī)無法勝任、具有重大實(shí)用價(jià)值的問題；第三步是大幅提高量子比特的操縱精度、集成數(shù)量和容錯(cuò)能力，研制可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。

2019年和2020年，美國和中國相繼推出量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”和“九章”，實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。其中“九章”使用的是光量子技術(shù)路線。2021年，66比特的超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之二號(hào)”研制成功，中國率先成為在超導(dǎo)和光量子兩條技術(shù)路線上都實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。量子計(jì)算優(yōu)越性像個(gè)門檻，驗(yàn)證了量子計(jì)算機(jī)超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的可行性，是量子計(jì)算具備應(yīng)用價(jià)值的前提條件，也是一個(gè)國家量子計(jì)算研究實(shí)力的體現(xiàn)。經(jīng)測試，“祖沖之三號(hào)”完成83比特32層的隨機(jī)線路采樣，以目前最優(yōu)經(jīng)典算法為比較標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算速度比當(dāng)前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快千萬億倍，也比2024年10月谷歌公開發(fā)表的最新成果快百萬倍，為目前國際超導(dǎo)體系中最強(qiáng)的量子計(jì)算優(yōu)越性。

【重要講話】

基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新不斷加強(qiáng)，一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級(jí)計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航、量子信息、核電技術(shù)、新能源技術(shù)、大飛機(jī)制造、生物醫(yī)藥等取得重大成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列。

We have grown stronger in basic research and original innovation, made breakthroughs in some core technologies in key fields, and boosted emerging strategic industries. We have witnessed major successes on multiple fronts, including manned spaceflight, lunar and Martian exploration, deep sea and deep earth probes, supercomputers, satellite navigation, quantum information, nuclear power technology, new energy technology, airliner manufacturing, and biomedicine. China has joined the ranks of the world's innovators.

——2022年10月16日，習(xí)近平在中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會(huì)上的報(bào)告

【相關(guān)詞匯】

量子計(jì)算優(yōu)越性

quantum computational advantage / quantum supremacy

科技革命

sci-tech revolution

量子直接通信

quantum direct communication

中國日?qǐng)?bào)網(wǎng)英語點(diǎn)津工作室（本文于“學(xué)習(xí)強(qiáng)國”學(xué)習(xí)平臺(tái)首發(fā)）

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