壮哉！“中国造”光量子计算机诞生

　　计算机作为20世纪最伟大的发明之一，随着摩尔定律迈向终结，性能提升面临瓶颈。后摩尔定律时代，我们又要通过什么途径提高运算速度呢?答案是量子计算。量子计算机具有强大的计算能力，可以解决传统计算机难以或者不能解决的问题。下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。

　　就在今天，科技界迎来了一则重磅消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。中国科学院5月3日在上海举行新闻发布会，对外发布了这一消息，这个“世界首台”是货真价实的“中国造”，属中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。

　　量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。研究团队还实现了目前世界上最大数目超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。

　　据介绍，潘建伟、陆朝阳等利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，并通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。

　　实验测试表明，该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10-100倍。

　　潘建伟称，这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。

　　量子计算机的诞生

　　量子计算机的诞生，是摩尔定律发展到一定阶段的结果，也与物理学家们提出的设想有关。

　　摩尔定律的技术基础是不断提高电子芯片的集成度(单位芯片的晶体管数)。集成度不断提高，速度就不断加快，我们的手机、电脑就能不断更新换代。

　　但在物理学家们看来，摩尔定律的技术基础，天然地受到两个主要物理限制。

　　一是随着单位芯片上晶体管数越来越多，运行时计算机温度必然迅速上升，必须消耗大量能量来散热，否则芯片将被烧坏。

　　二是为了提高集成度，晶体管越做越小，当小到只有一个电子时，量子效应就会出现。电子将不再受欧姆定律管辖，由于它有隧道效应，本来无法穿过的壁垒也穿过去了，所以量子效应会阻碍信息技术继续按照摩尔定律发展。

　　这两个限制就是物理学家们预言摩尔定律会终结的理由所在。而这就提出了一个问题:在后摩尔时代，提高运算速度的途径是什么?答案是量子计算。

　　量子计算机成长史

　　史蒂芬·威斯纳在1969年最早提出“基于量子力学的计算设备”。1980年代一系列的研究使得量子计算机的理论变得丰富起来。在1981年五月的MIT物理学和计算机技术的一次会议上，1918年出生的美国物理学家理查德·费曼，作了一个“Simulating Physics With Computers”的报告，揭开了研究发展量子计算机的新篇章。

　　大事记

　　1982年，诺贝尔奖获得者理查德·费曼提出“量子计算机”的概念。

　　1994年，贝尔实验室的彼得·秀尔证明量子计算机能够完成对数运算，且速度远胜传统计算机。

　　1997年，科学家首次用一对纠缠光子实现了量子信息传输。

　　2005年，世界第一台量子计算机原型机在美国诞生，基本符合了量子力学的全部本质特性。

　　2007年2月，加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机。

　　2007年，维也纳大学的安东·齐林格和他的同事们用一对纠缠光子在加那利群岛的两个岛之间传输了一份量子信息，传送距离超过了143千米。

　　2009年11月15日，世界首台可编程的通用量子计算机正式在美国诞生。不过根据初步的测试程序显示，该计算机还存在部分难题需要进一步解决和改善。

　　2010年1月，美国哈佛大学和澳洲昆士兰大学的科学家利用量子计算机准确算出了氢分子所含的能量。

　　2010年3月，德国于利希研究中心发表公报：该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机。

　　2012年3月，IBM做到了在减少基本运算误差的同时，保持量子比特的量子机械特性完整性。

　　2013年5月，德国马克斯普朗克量子光学研究所的科学家格哈德·瑞普领导的科研小组，首次成功地实现了用单原子存储量子信息——将单个光子的量子状态写入一个铷原子中，经过180微秒后将其读出。最新突破有望助力科学家设计出功能强大的量子计算机，并让其远距离联网构建“量子网络”。

　　2013年6月8日，由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组，在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。

　　2014年1月3日，美国国家安全局(NSA)正在研发一款用于破解加密技术的量子计算机，希望破解几乎所有类型的加密技术。

　　2015年12月，以杜教授为首的中国科技大学研究人员小组建立了一个新的系统，这个系统可以使用相应的方式退出体系结构。其量子计算能够在普通室温的条件下工作，这是借助于金刚石中少量的氮来完成的，金刚石建成世界上首台量子计算机。

　　2016年8月最新一期的物理领域重要期刊《自然·光子学》在线发表的一个重要成果：中科院量子信息重点实验室李传锋教授研究组研制出一种全新的量子计算机——非局域性量子模拟器。

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