“量子計算可能正處于與人工智能（AI）相似的發(fā)展曲線上�！敝袊茖W技術大學上海研究院執(zhí)行院長陸朝陽日前在以《激動人心的量子革命》為主題的首場“好望角”科學沙龍上表示。
量子計算是一種基于量子力學原理調控量子比特進行計算的新型計算模式。與傳統(tǒng)計算機相比，量子計算機具有指數(shù)級的計算能力優(yōu)勢，對廣泛使用的公鑰算法構成重大威脅。
陸朝陽認為，目前量子計算已跨過原理演示的第一發(fā)展階段，進入解決現(xiàn)有知識框架和算力所不能及問題的第二階段，即實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”。
2019年，谷歌宣布研制出53個量子比特的計算機“懸鈴木”，在全球首次實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”。近年來，中國產出了“九章號”“祖沖之號”量子計算機等領先成果，成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
“自2019年谷歌的量子霸權實驗以來，雖然國際上有數(shù)百甚至數(shù)千個團隊在進行量子計算研究，但真正能夠進入第二階段，即在特定問題上超越經典計算機的，目前只有少數(shù)幾個。除了九章三號，還有加拿大量子計算初創(chuàng)公司Xanadu與美國國家標準與技術研究院（NIST）合作的北極光實驗�！标懗柋硎�。
“在實現(xiàn)第二階段后，我們希望探索近期內的小規(guī)模量子計算。即使是小規(guī)模，也希望它們具有實用價值�！标懗柗Q，在他們看來，量子計算機可以被視為一種新型工具，它在科學發(fā)展中的作用與物理學家創(chuàng)造的其他工具相似，能夠極大地推進了科學的進步。例如，冷凍電鏡技術的發(fā)展極大地推動了結構生物學的研究，而X射線衍射技術則為揭示DNA雙螺旋結構提供了關鍵手段。
量子計算機的發(fā)展既與基礎科學相關，也與產業(yè)發(fā)展緊密相連。陸朝陽認為，量子計算首先要發(fā)展高精度、高效率的量子態(tài)制備與相干操縱技術，實現(xiàn)規(guī)模化量子比特的糾纏，在此基礎上對特定問題超越經典計算機；其次，實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”里程碑目標和具有有應用價值的專用量子模擬機；最后，不斷提升量子態(tài)精度和效率，探索通過量子糾錯實現(xiàn)容錯的大規(guī)模通用量子計算機這一遠期目標。
“谷歌的量子芯片展示了即使在小規(guī)模量子系統(tǒng)中，如果沒有量子糾錯，系統(tǒng)性能也會因指數(shù)衰減而迅速下降，即使是53個量子比特的芯片，經過50個量子比特和20層邏輯門的操作后，輸出保證度降至千分之二�！标懗柗Q，“這表明量子糾錯是實現(xiàn)通用量子計算機的關鍵技術�！�
目前，已有多種不同的量子糾錯方案被提出，如表面碼和Reed-Muller碼等。陸朝陽團隊也在探索不同的方向。
“在國家2030計劃的支持下，我們發(fā)展室溫下的量子計算技術，實現(xiàn)單光子間的強相互作用，以及將單光子源轉變?yōu)閱卧釉矗霉忤嚰夹g操縱原子，實現(xiàn)邏輯門操作。我們還探索了使用邏輯比特來抵抗噪聲影響，通過物理比特編碼邏輯比特，實現(xiàn)邏輯比特間的相互作用。此外，我們還利用量子計算機進行量子模擬，探索難以用傳統(tǒng)方法模擬的物理現(xiàn)象，如高溫超導。我們使用人造原子來研究這些現(xiàn)象，以期獲得更深入的理解。”
