不久前，第48屆國際量子電子學物理會議在美國鹽湖城召開，中科院院士、量子計算機團隊領頭人潘建偉在會議期間被授予蘭姆獎（ Willis E. Lamb Award for Laser Science and Quantum Optics ），并作了題為“基于光與冷原子的可擴展量子信息處理”的報告。中國在量子計算機領域的成果，已經獲得了越來越多的認可。

中國的量子名牌

元旦前夕，國家主席習近平向全國人民致以節(jié)日問候。習總書記的“2018年新年賀詞”隨后在各大媒體平臺傳播。鼓舞、感動，網友在轉發(fā)習總書記的新年賀詞時無不為祖國2017年的成績點贊。

中國科學技術大學教授朱曉波更是感同身受。因為在習總書記的“2018年新年賀詞”中，特別提到了“量子計算機研制成功”這一成果。這是包含潘建偉、陸朝陽、朱曉波等人在內的中國量子計算機科研團隊共同努力的成果。

“聽到習主席在新年賀詞中提到了我們的工作，我們很激動也備受鼓舞。”朱曉波告訴《中國科學報》記者。近年來，隨著國家對科技創(chuàng)新越來越重視，科研人員也更有條件做出最前沿的科學成果，有信心和能力與國際競爭。

走向國際，中國科學家如今越來越有信心參與國際科學競爭，并發(fā)出屬于中國科學家的聲音。

時間回溯到2017年5月3日，潘建偉代表團隊在上海發(fā)布了一則重磅消息：世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機誕生。這項成果是由他及同事陸朝陽、朱曉波等人，聯合浙江大學王浩華教授研究組協同攻關而成。

自那一刻起，中國的量子計算研究走在了世界的前列。令習總書記在新年賀詞中“為中國人民迸發(fā)出來的創(chuàng)造偉力喝彩”的量子計算機，與不斷突破的量子通信技術一道為中國科學研究向世界亮出了一張“量子”名牌。

從科研到應用

成果卓著，為世界所矚目。在光量子計算方面，研究團隊利用自主發(fā)展的綜合性能國際最優(yōu)的量子點單光子源，并通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機，這是世界首臺超越早期經典計算機的單光子量子計算機。實驗測試表明，該原型機的取樣速度比國際同行類似的實驗加快至少24000倍。

此外，在超導體系方面，研究團隊自主研發(fā)了10比特超導量子線路樣品，通過發(fā)展全局糾纏操作，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子比特的糾纏和完整的測量。

據朱曉波介紹，目前，研究團隊正在進行20個光量子比特和20個超導量子比特的操縱實驗，“相對于10比特超導量子來說，20比特在操縱、量比設計和制備等各個方面的難度都有所增加，雖然每一步走得都很困難，但我們一直在前進，期待能有個好結果”。

與此同時，為了使得量子計算盡快得到應用，研究團隊正將10比特的超導量子處理器放在“云端”。“我們將10個超導量子比特的量子處理器接入云端，希望大家都參與，試圖打通科研到應用。”朱曉波介紹道。

作為10個超導量子比特糾纏的主要實現者之一，朱曉波表示，每個人都可以在云端處理器中提交自己的需求。“我們希望通過這個方式，首先讓大家對量子計算機感興趣，驗證一些基礎量子算法的有效性。”

同時，他們也希望能以此來測量處理器的性能和穩(wěn)定性。“此前的研究畢竟是在實驗室的條件下，該量子處理器就是為了驗證其將來是否能良好運行、具備高性能，真正進行公共服務。”朱曉波說。

不為了進步而進步

2017年，量子計算能力的競爭引起了很多人的關注。谷歌在當年4月份宣布將推出49量子位處理器；IBM在11月宣布成功研制20量子位的處理器，還構建了50量子位處理器原型……

激烈的量子計算競爭令人感慨，量子計算的時代或許不遠了。不過，中國量子計算研究團隊并不單純以量子比特數目作為競爭目的，“我們更要提高超導量子比特的質量，讓量子計算機將來真正能解決實用而有價值的問題。”朱曉波說。

量子計算機實現后，將會有很多領域的應用，例如實現精準的天氣預報、躲避颶風海嘯，實現高效全局的最優(yōu)搜索，識別有效的分子組合、降低藥物的研發(fā)成本和周期，以及更加簡便和迅速地指揮交通、理解圖像等。

朱曉波告訴記者，未來，量子計算機研制將分為三步走。

首先，在某個經典計算機難以解決的特定問題上，實現量子計算機的運行速度比任何一臺經典計算機都快；其次，量子計算機解決能夠初步應用于一些目前無法解決的重大科技難題，解決更加“有用”的問題，使其具有商業(yè)價值，從而大規(guī)模推廣；最后，研制通用量子計算原型機，突破大規(guī)模量子計算機的芯片工藝，從物理層設計、制造，到算法運行實現自主研發(fā)，全面實現通用量子計算功能，并應用于大數據處理等重大實際問題。

量子計算機的發(fā)展規(guī)劃穩(wěn)扎穩(wěn)打，前景光明，但量子計算機團隊科研人員更愿意強調的卻是，“覺得趕上了好時代，國力強大，國家高度重視科研，才能有機會去做最前沿的工作”。