技术:中国造出了一台量子计算机吗？不，是两台

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年5月3日，中国科学院——阿里巴巴量子计算联合实验室取得了中国量子计算行业的最新成果，即10量子比特的超导电路量子计算样机和“沃尔沃采样”计算中早期的经典计算 两台都创造了本职世界记录，使人类从实用量子计算机的梦想中向前迈进了一步。 研究小组由中国科学技术大学领导，浙江大学、中国科学院物理所等机构参加。

量子计算机利用量子力学中的叠加态原理，实现了真正意义上的并行计算，达到了以前计算机摸不到的计算速度。 因为这被称为下一次新闻革命的标志。 本文介绍量子计算机的分类和进展，给网民们留下整体印象。

物理学家在20世纪90年代提出了shor算法和grover算法等一点量子计算算法，论证了量子计算机的特征，之后最重要的问题是物理上实现它。 决定量子计算机成败的最重要指标有两个。 一个是量子干涉时间，另一个是扩展性。 “后退相干”是量子相干状态和环境作用进化为古典状态的时间。 量子计算必须在量子相干状态下进行。 这是因为该量子计算机相干时间越长越好

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二

微小，微小，扩张。

(4)超导电路方案利用超导体中的约瑟夫森结生成量子位，相干时间短，但在扩展性方面是独步的，ibm、google等大型新闻社在这个方向上投资很大。 谷歌投资加利福尼亚大学圣巴巴拉分校( UCSB ) Martinis团队成立google-ucsb联合实验室的阿里巴巴集团投资潘建伟院士团队，向中国科学技术大学上海研究院提供中国科学院—阿里巴巴量子计算机

(5)钻石方案利用钻石中的色心缺陷(即不那么完美的钻石)作为量子比特，在相干时间和扩展性上受到样品本身的限制。 在这个方向中国科学技术大学杜江峰院士队领先于世界。

(6)超冷原子方案与离子阱方案相比类似，扩展性有限。 现在，建立集合状态系统的量子模拟越来越多。 这个行业领先于德国马普托量子光学所、美国jila、哈佛-麻省理工学院的冷原子中心等。

另一个物理系统在扩展性方面不能与超导电路相比较。 物理学家和it巨头都把将来实用化量子计算机的期待寄托在了这个系统上。

2 .通用型量子计算机和专用型量子计算机

通用量子计算机是利用量子逻辑门控制量子比特，进行量子计算。 可以看作是数字化的量子计算机。 理论上说明通过控制cnot gate的组合可以实现任意的量化逻辑过程。 将来实用化的量子计算机通常指这种通用型量子计算机。

但是，通用型量子计算机需要大量的量子比特和量子逻辑门，对物理系统的扩展性高(这也是超导电路方案在通用型中获胜的原因)。 。 而且，量子比特必须经过逻辑门或正进化，因此在某种程度上量子叠加状态的威力也有所折扣。 为了使量子计算机更快地看到其特征，物理学家们比较了一些特殊的问题，考虑到可以用专用量子计算机处理。 这些专用型量子计算机不需要逻辑门，只有自身系统的优势才能用模拟的方法对比处理问题。 因为这种专用型量子计算机也被称为量子模拟器。

专用量子计算机在处理几个问题上强调了特点。 比如加拿大的d-wave企业开发出了使用绝热量子算法求出基态(极小值)的专用型量子计算机，但现在最新的d-wave量子计算机在求出极小值的问题上超过了所有的古典计算机。

沃尔沃采样是另一个特殊的问题，与我们小时候玩的撒小球的装置有点相似(参照图1 )，可以演示统计分布。 但是，这些小球被无法区别的粒子交换的同时，在路径上发生干扰，因此计算粒子从入口到出口的概率分布的计算量随着粒子的增加而变得非常大，对古典计算机来说不是太容易的问题。 但是，一台专用型量子计算机可以使用自己的铝土矿直接模拟这个问题，不需要一个一个地计算，具有很大的特征。

中国科学技术大学(中科院-阿里巴巴实验室)刚刚发布的这台光量子计算机利用光量子本身是沃尔沃粒子的特点，直接在光路上用5个光量子模拟了沃尔沃粒子的采样问题。 这个问题的计算速度超过了早期的经典计算机(比历史上第一台电子管计算机( eniac )和第一台晶体管计算机( tradic )快10到100倍)。 小组计划在年底之前将干涉的光子数增加到20，如果将来的光子数增加到50，将一举超过现在世界上最快的超级计算机在沃尔沃采样问题上的计算速度。

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