本源量子計(jì)算機(jī)。（圖片由受訪者提供）Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

從550A迭代到550W，能夠推算地球危機(jī)、賦能數(shù)字生命、驅(qū)動(dòng)上千座行星發(fā)動(dòng)機(jī)……正在熱映的科幻電影《流浪地球2》中，無(wú)處不在、洞悉未來(lái)的智能量子計(jì)算機(jī)“MOSS”被譽(yù)為“全場(chǎng)最有價(jià)值的道具”。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。2月12日，位于安徽省合肥市的中國(guó)首家量子計(jì)算公司本源量子實(shí)驗(yàn)室向公眾開放，《科技周刊》記者有幸提前探訪了這一實(shí)驗(yàn)室，零距離“圍觀”4臺(tái)“中國(guó)造”量子計(jì)算機(jī)。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

比指甲蓋還小的量子芯片，內(nèi)有大乾坤Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

走進(jìn)本源量子實(shí)驗(yàn)室一樓的展示大廳，4臺(tái)近2米高的大型機(jī)器出現(xiàn)在記者的眼前，它們分別為“研發(fā)一號(hào)”“研發(fā)二號(hào)”“研發(fā)三號(hào)”“研發(fā)四號(hào)”。如果不是工作人員提醒，似乎很難將它們和越來(lái)越“小巧”的計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)。只見每一臺(tái)機(jī)器都有一個(gè)巨大的白色桶狀主體連接著多臺(tái)電子顯示屏，工作人員監(jiān)測(cè)著各類數(shù)據(jù)，機(jī)器最“閃耀”的地方，是無(wú)數(shù)根金色或銀色的“電線”連接著“金色”的圓盤……Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“秘密就在這一個(gè)個(gè)‘套筒’里。”中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(CCF)量子計(jì)算專業(yè)組副主任、合肥本源量子計(jì)算科技有限責(zé)任公司總經(jīng)理張輝博士告訴記者，白色桶狀主體是一個(gè)超低溫制冷系統(tǒng)和主動(dòng)減振系統(tǒng)，為量子計(jì)算機(jī)的散熱及穩(wěn)定運(yùn)行提供環(huán)境保障，而量子計(jì)算機(jī)的核心——比指甲蓋還小的超導(dǎo)量子芯片裝在“套筒”的底部。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“我們是不是可以理解為現(xiàn)階段的量子計(jì)算機(jī)就如同幾十年前那些占據(jù)整個(gè)屋子的巨大計(jì)算機(jī)一樣，也就是現(xiàn)在我們使用的個(gè)人電腦（即經(jīng)典計(jì)算機(jī)）的‘前生’？”記者問(wèn)。“可以這樣理解�！睆堓x答�，F(xiàn)在，量子計(jì)算機(jī)處于同樣的初創(chuàng)階段，這項(xiàng)技術(shù)目前就好比處在電子管時(shí)代的經(jīng)典計(jì)算機(jī)。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“但是，量子計(jì)算機(jī)是一種新型計(jì)算機(jī)，與經(jīng)典計(jì)算機(jī)的不同之處從‘邏輯’上開始�！� 張輝解釋。量子計(jì)算機(jī)拋棄了經(jīng)典計(jì)算機(jī)的晶體管，利用量子物理學(xué)原理來(lái)處理信息和計(jì)算，使用量子比特（類似于二進(jìn)制的0和1）來(lái)存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，這使得它能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

張輝透露，眼下，本源量子已成功交付一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)給用戶使用。該量子計(jì)算機(jī)的成功交付，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)具備量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力的國(guó)家。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室里還有首個(gè)國(guó)產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)操作軟件系統(tǒng)“本源司南”。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

信息爆炸時(shí)代，量子算力讓數(shù)據(jù)更有價(jià)值Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

眾所周知，現(xiàn)階段的超級(jí)算力“擁有者”是超級(jí)計(jì)算機(jī)。如今超級(jí)計(jì)算機(jī)每秒能運(yùn)算5000萬(wàn)次以上。和超級(jí)計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)是否更勝一籌？Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“海量數(shù)據(jù)每天都在爆炸性增長(zhǎng)，現(xiàn)有的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)能夠存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量有限，隔段時(shí)間就要?jiǎng)h除清理。事實(shí)上，這些歷史數(shù)據(jù)具有巨大的潛在價(jià)值�！睆堓x介紹，人工智能行業(yè)數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)大概每3個(gè)月就會(huì)提升一倍。為了滿足數(shù)據(jù)的算力需求，經(jīng)典計(jì)算機(jī)的集成度也一直在提升，晶體管不斷縮小，目前已縮小到3—5納米。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“就像修建大壩一樣，我們剛開始用土壩擋住洪水。之后為了讓大壩更加‘瘦身’，我們會(huì)用合金，最后，大壩可能只有一張紙那么薄。但是，這么薄的大壩很容易滲水�！睆堓x解釋，1納米的厚度相當(dāng)于10個(gè)原子，當(dāng)晶體管薄到十幾個(gè)原子的尺度時(shí)，電流里的電子很可能會(huì)穿過(guò)開關(guān)，這也就意味著，晶體管的體積很難再繼續(xù)縮小，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)已無(wú)法滿足算力需求，難以支撐行業(yè)對(duì)算力的渴求。而量子計(jì)算機(jī)海量數(shù)據(jù)并行運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)，可以助力人工智能、金融等行業(yè)發(fā)展，受到國(guó)際青睞。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

張輝繼續(xù)解釋，量子計(jì)算是指遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。從原理上來(lái)說(shuō)，經(jīng)典計(jì)算通過(guò)控制晶體管電壓的高低電平，從而決定一個(gè)數(shù)據(jù)是“1”還是“0”，對(duì)應(yīng)的是經(jīng)典比特。而量子計(jì)算機(jī)使用的量子比特，能夠同時(shí)具備“0”和“1”的兩種狀態(tài)，我們稱之為量子比特。就像開燈一樣，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)只能開燈或者關(guān)燈，結(jié)果顯示的只是燈亮或者不亮，而量子計(jì)算機(jī)的“開關(guān)燈”是一個(gè)調(diào)節(jié)的過(guò)程，就像旋轉(zhuǎn)按鈕一樣，可以從暗逐步調(diào)到亮，讓亮度更加精準(zhǔn)化。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“一個(gè)含有n個(gè)比特的經(jīng)典存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)2n個(gè)可能數(shù)據(jù)當(dāng)中的任意一個(gè)，如果是量子存儲(chǔ)器，則可以同時(shí)存儲(chǔ)2n個(gè)數(shù)據(jù)，相當(dāng)于2n個(gè)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的CPU同時(shí)工作�！睆堓x表示，每增加一個(gè)量子比特，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力將以指數(shù)倍增加。一旦量子比特?cái)?shù)達(dá)到50個(gè)以上，它就能在處理某些特定問(wèn)題時(shí)展現(xiàn)超越超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。理論上，擁有50個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)性能就能超過(guò)現(xiàn)今世界上最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

手機(jī)、平板、筆記本……目前我們使用的科技產(chǎn)品依賴的是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片。量子計(jì)算機(jī)未來(lái)將在人類生活中占怎樣的比重？能夠替代經(jīng)典計(jì)算機(jī)的地位嗎？Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“從現(xiàn)階段來(lái)看，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力還無(wú)法超越超算，但面向未來(lái)，量子計(jì)算機(jī)必然會(huì)有更出彩的‘成績(jī)’。”張輝表示。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

早在2019年，谷歌就曾用一塊53個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子芯片實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性，證明在某一特定問(wèn)題上量子計(jì)算機(jī)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、本源量子創(chuàng)始人、首席科學(xué)家郭國(guó)平表示，接下來(lái)的3—5年內(nèi)，量子計(jì)算將會(huì)在人類實(shí)際生產(chǎn)生活中產(chǎn)生看得見的效益，“它至少可以發(fā)揮加速器的價(jià)值，大幅降低計(jì)算時(shí)間和成本，節(jié)能增效。比如用10臺(tái)傳統(tǒng)超算計(jì)算一個(gè)問(wèn)題需要一個(gè)月，如果疊加一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，計(jì)算時(shí)間可能會(huì)縮減至3—7天，加速器的作用不是替代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，而是讓傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)算得更快�！�Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，或許并不需要了解量子計(jì)算的過(guò)程。就像經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣，很多人并不了解CPU是怎么工作的，但只要學(xué)會(huì)怎么用就可以了。所以，從現(xiàn)階段來(lái)看，雖然量子計(jì)算機(jī)的展現(xiàn)形式將依舊是電腦、手機(jī)或更豐富的顯示屏，但人們可以享受到‘飛一般’的算力體驗(yàn)。”張輝表示。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

未來(lái)可期，今年省內(nèi)將落地量子專業(yè)研究所Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

在《流浪地球2》中，當(dāng)量子計(jì)算機(jī)從550A迭代到550W時(shí)，數(shù)字生命“丫丫”從只有幾分鐘的生命轉(zhuǎn)變到擁有了完整的一生。那么，現(xiàn)階段的量子計(jì)算機(jī)處于550“前系列”的哪一個(gè)階段呢？Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

張輝坦言：“如果550A系列是通用型量子計(jì)算機(jī)的話，那么只有到達(dá)百萬(wàn)數(shù)量級(jí)的比特?cái)?shù)，才能開始研究通用型量子計(jì)算機(jī)。因此，從現(xiàn)在到550A，我們還有很長(zhǎng)一段路要走，或許需要5到10年。那么從550A到550W，相信10年后的科技可以給我們帶來(lái)更多驚喜�！�Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的核心部件CPU不同的是，量子計(jì)算機(jī)的核心部件是量子芯片（QPU）。由于量子計(jì)算體系尚處于初級(jí)階段，各國(guó)研究者正從已知的多種能產(chǎn)生量子效應(yīng)的物理體系入手，試圖找到打造量子芯片的“最優(yōu)解”�！澳壳埃孔有酒奈锢碇苽潴w系有超導(dǎo)體系、半導(dǎo)體體系、離子阱體系、光學(xué)體系、中性原子體系、拓?fù)潴w系等�！惫鶉�(guó)平表示。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“量子計(jì)算一定是人類集體智慧的產(chǎn)物，我們希望在量子計(jì)算領(lǐng)域，為國(guó)家‘爭(zhēng)’到足夠多的核心專利，讓中國(guó)在全球量子計(jì)算科研領(lǐng)域占有一席之地�！睆堓x說(shuō)，值得重視的是，目前電學(xué)路線量子計(jì)算能夠復(fù)用大部分的產(chǎn)業(yè)設(shè)備、材料資源，但還有一些設(shè)備與材料需要進(jìn)行新的研發(fā)和探索。量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)，需要全產(chǎn)業(yè)鏈的參與�！氨热�，谷歌目前生產(chǎn)的量子芯片尺度是12納米，這是我們目前想擁有、但國(guó)內(nèi)不具備的技術(shù)。如果生產(chǎn)幾十萬(wàn)個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)的話，就需要更先進(jìn)、更精細(xì)的設(shè)備。3到5年后，國(guó)內(nèi)如果無(wú)法自主解決這個(gè)設(shè)備，量子計(jì)算或?qū)⑾萑肜Ь��！?span style="display:none">Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

在張輝看來(lái)，量子計(jì)算機(jī)的迭代需要一代代人去接力完成。當(dāng)前，本源量子和江蘇省內(nèi)的東南大學(xué)、南京郵電大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等高校，展開量子計(jì)算教育合作。“我們希望通過(guò)量子計(jì)算全物理體系學(xué)習(xí)機(jī)、專家線上講解等手段，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)搭建量子比特、用量子語(yǔ)言寫量子程序，完全掌握量子計(jì)算�！�Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“我們?cè)啻吻巴驹戳孔訉?shí)驗(yàn)室調(diào)研探訪，希望能夠?qū)⒘孔佑?jì)算與省內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合，并帶動(dòng)江蘇量子技術(shù)發(fā)展。”江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長(zhǎng)助理郜軍說(shuō)，本源量子曾與中科院蘇州納米所攜手制造加工量子芯片，建立了一定的合作基礎(chǔ)。今年，江蘇產(chǎn)研院將在省內(nèi)落地一座量子專業(yè)研究所，開展量子科技研究，賦能江蘇量子計(jì)算發(fā)展。Vyl新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)