展望未来:遇到难题交给“量子”
在实验室里,陆朝阳带记者参观了光量子计算机。
光量子计算机包含3个主要部分。第一部分是单光子源,在零下269摄氏度的低温中,这个设备通过激光激发量子点,每次产生一个高品质的单光子,是国际上最高品质和最高效率的单光子源。“目前我们搭建的这个设备是国际上综合性能最优的,产生的单光子品质比国际第二名要高10到100倍。”陆朝阳自豪地说。
第二部分是超低损耗光量子线路。单光子通过开关分成5路,通过光纤导入主体设备光学量子网络。
第三部分是单光子探测器,探测矩阵中得到的量子计算结果。
多粒子纠缠的操纵作为量子计算的核心资源,一直是国际角逐的焦点。在光子体系,潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平,并于2016年底把纪录刷新至10光子纠缠。光量子计算机就是在这个基础上,团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源,通过电控可编程的光量子线路构建而成。
顾名思义,量子计算机需要对量子进行高精度调控,这需要极低的温度。目前发展最快的三大量子计算机体系中,光量子计算机可以在室温下运行,但要在零下269摄氏度的低温中产生单光子;超导量子计算机的CPU芯片可以在常温下展示,但它的真正运行必须在接近绝对零度(零下273.15摄氏度)的环境中进行;超冷原子量子计算机更不负其名,所需的低温是三者中最低的,最接近绝对零度。
“量子计算机可以实用化,未来全世界会有很多台,但不需要家家都有。”潘建伟说,量子计算机可以和现有的经典计算机配合使用。以现有的手机终端为例,手机就是小型计算机,它要做成低温的量子计算机,会很难、也没有必要。“但你可以通过云计算平台,用手机把需要完成的计算任务送到云端,让后台的量子计算机来完成。”
潘建伟表示,传统计算机能算好的问题,量子计算机不需要再去介入。量子计算机瞄准的,是传统计算机不能解决的难题,“比如玻色取样对经典计算机太难了,量子计算机在这方面就显得特别强大”。
当量子计算机实用化以后,它能解决哪些实际应用领域的难题呢?
密码分析、气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探、人工智能、大数据……总之,那些需要超大计算量的难题,交给量子计算机就对了!(经济日报·中国经济网记者 佘惠敏)