62比特量！揭秘量子计算机的厉害之处

近日，北京大学极端光学研究团队在大规模集成光量子芯片领域取得重大进展。以量子力学为基础的科学研究以及相关技术应用属于国际科技前沿领域。量子科技在世界未有之大变局时代的科技发展中居于至关重要的地位，是推动关键核心技术的重要突破口。

什么是量子？

1900年，著名物理学家普朗克提出了“量子”概念。随后的数十年间，众多物理学家共同努力，建立了量子力学理论，深刻揭示了物质微观结构的物理学规律，解释了物质的光学、电磁、化学等等基本属性。

量子揭示了微观世界非常神奇的性质，即宏观连续的物理量，微观上竟然是分立变化的。量子世界中，一个量从1变化到100，它只能像爬楼梯一样，一个台阶一个台阶跳上去，而不能连续的变过去。

量子的性质

量子客体具有态叠加性质。即使两个宏观看来完全不能共存的状态，微观上都可以按照一定概率同时存在。关键是没有测量前，量子态就是叠加的态，不对应于任何宏观态。测量之后按照相应的概率给出一个宏观测量量来。物理学家薛定谔提出了著名的“薛定谔的猫”来说明经典物理与量子物理的差别。经典物理中小猫要么活着，要么死去，二者不能共存，且必居其一。量子物理中，我们可以在一个盒子中制备出一只小猫活着和死去叠加的状态。如果不打开盒子，小猫既没有活着，也没有死去，这就是叠加态。只有盒子打开了，叠加态的猫才会给出确定的生或者死得状态。也就是观测之后才知道结果。

这是因为在量子力学中，物质既具有波动性，又具有粒子性。通常情况下物质以各种状态波叠加形式存在。观测后，物质从不确定状态变为某个确定状态。量子叠加态应用在一只小猫的身上，就会出现”薛定谔的猫”的现象。

什么是量子计算机？

量子计算机是遵循量子力学规律进行的高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装备。

量子比特，是量子计算的运算单位，它是0和1两个状态的叠加。近日，中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队，成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。

量子计算机与普通计算机的区别及优势

日常使用的电子计算机虽然利用了物质量子属性，但并不是量子计算机。与普通电子计算机一样，量子计算机也可以解决各种计算、信息问题。二者的本质区别在于量子计算机可以利用量子叠加态进行量子运算，即量子算法。因为量子叠加态中同时存在多种状态，且可以同时处理多种计算，所以量子计算机比经典计算机的运行速度更快，处理信息能力更强。

指导老师：中国传媒大学副教授于晗

专家：北京工业大学物理学研究员 王雯宇

文章来源：《计算机时代》 网址: http://www.jsjsdzzs.cn/zonghexinwen/2022/0106/2212.html