世界第一台量子計算機的正式誕生意味著什麼？

12-30

5月3日，科技界迎來了一則重磅消息：世界上第一台超越早期經典計算機的光量子計算機誕生。且這台計算機為貨真價實的中國造。
作為一個工科本科生並不清楚這件事背後的重大意義，但是隱隱感覺將會掀起科學界的大波瀾，想請教各位知乎業界大V的看法是如何的？

我簡單說一下

量子計算機有很多種實現方式, 在中科大及中科院之聲微信號的報道里, 同時提了光量子計算機和超導量子計算機的成果, 很容易讓人混淆.

首先解釋一下Quantum Supremacy這個詞, 一般翻譯為"量子霸權", 也有人覺得譯為"量子優越性"更準確一點.

Quantum Supremacy指的是對於某些問題, 量子演算法的效率遠遠優於經典演算法 (比如對於某些問題, 其經典演算法是指數複雜度, 量子演算法是多項式複雜度), 所以如果造出了足夠多比特數的量子計算機, 它解決這些問題的速度要快於經典計算機. 如果能實現比最快的經典計算機都快, 那麼就稱作實現了Quantum Supremacy.

注意這裡面的量子計算機不一定是通用(universal)量子計算機, 可以是只能計算特定問題的量子計算機.

那麼關於中科大量子計算機的報道具體說了哪些成果呢?

第一個成果是, 是對於Boson Sampling這個特定問題 (對於該問題量子演算法指數級優於經典演算法), 中科大做出了一台專門計算Boson Sampling的光量子計算機, 計算了3, 4, 5光子的Boson Sampling問題, 其計算速度比早期經典計算機要快.

第二個成果是, 中科大和浙大的團隊實現了10個超導量子比特的糾纏.

第三個成果是, 中科大和浙大的團隊在4個超導量子比特上運行了一個解線性方程組的量子演算法.

個人認為第一個成果科研意義很大, 但實際應用的意義可能不大, 因為通過光子實現通用量子計算機的前景似乎不如超導系統或離子阱系統好.

第二和第三個成果意義很大, 第二個成果應該是已公開的超導量子系統中實現的最多比特數的糾纏. 因此中科大與浙大的這個聯合團隊在世界超導量子計算領域裡起碼是進入了第一集團.

但現在該領域最領先的Google團隊的目標是49比特的超導計算機, 甚至放出消息說可能在17年年底實現. 所以中國團隊只是暫時領先. Google要實現49比特的原因是, 該量子計算機在解決特定的量子模擬問題上, 可以超過現在世界上最快的經典計算機, 真正意義上實現Quantum Supremacy.

外行人。

看了朋友圈裡轉發的消息自己去中科院官網查證了一下。

原標題是：世界首台超越早期經典計算機的光量子計算機在我國誕生

瀏覽全文，突破點在於超越早期經典計算機，即「通過和經典演算法比較，也比人類歷史上第一台電子管計算機（ENIAC）和第一台晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍」。

另一個重點在於，「在超導體系方面，研究團隊打破了之前由谷歌、美國國家航空航天局（NASA）和加州大學聖塔芭芭拉分校（UCSB）公開報道的九個超導量子比特的操縱，實現了目前世界上最大數目的十個超導量子比特的糾纏，並在超導量子處理器上實現了快速求解線性方程組的量子演算法。」

另外，文中還提及，「潘建偉團隊計劃在今年年底實現大約20個光量子比特的操縱」。

即從這些信息中可得，我們只是實現了一個小目標，更多是理論上的突破，暫且不能運用到實際中，戰略上也尚未達到實現超越經典計算能力的量子計算這一被國際學術界稱為「量子稱霸」的程度。

看到我國科學家做出的成果，作為門外人，我感到高興和自豪。但是也要理性看待吧，某些媒體斷章取義，將帶有明顯謬誤的新聞肆意發出；百度引擎搜索完全找不到來自中科院的原始文章，我個人覺得，這不利於真實信息的傳播和大眾科普。

著什麼急，又不是通用量子計算機，再說有了通用量子計算機你還得學量子機器碼，還得學Q語言，還得等別人寫出來Quantum-DOS(簡稱Q-DOS)…………

反正……還早著呢

其實學界對於這種的應用前景是很明朗的。線性方程組求解，這個能攻克難度有多大。

應用很簡單，其實完全可以報一報係數矩陣的性質，對角佔優的程度，演算法複雜度，這些才是最關鍵的。中科大校媒這種最基礎的科學知識不會不懂吧。

量子演算法相對於分散式來說，根本沒有什麼優勢，量子演算法求解是概率演算法，越算得久算錯的概率越低，那我為什麼不直接用分散式。

當然，最主要的作用，其實資本市場也不關心什麼量子計算機到底有什麼用，那幾隻個股已經快市夢率了，準備熱炒概念喊韭菜接盤了。

不是世界上第一台量子計算機，是第一台在解線性方程組問題上比ENIAC快的量子計算機。這個有點標題黨。

不過還是可喜可賀。

很多人邀請我回答這個問題，問題是：我不在計算機領域混已經很多年了……

我倒是有個應用，想交給未來實用化的量子計算機：

我想在計算機上，某種範圍、某種程度上模擬生物體。最少能夠模擬一個微生物、最好能模擬一棵植物，讓它們在計算機裡面的生長速度，遠遠超過現實環境里。

這樣才能真正迎來生物技術的大爆炸，讓人類進入一個真正能夠操縱生物體的時代。

出現一個新的病毒，可以在幾分鐘之內研發出疫苗。

一個新的作物品種，不用等一年時間去做實驗，幾分鐘就能在內存里長出一季作物。

最終能夠模擬動物那簡直就是牛了逼了大發了！幾小時就能知道一個品種的各種特性。

當然了，這種應用成為現實還有兩道難關：

一方面是計算機性能的問題，模擬一個生物耗時太長，比生物自然壽命還要慢，那就沒有意義了。這個計算機的出現，意味著這方面的限制有可能在近二十年得到解決。

另一方面是我們對生物體的了解還很不足，模擬的輸入端不足。這點是一個需要慢慢積累的過程，不指望什麼大爆炸一樣的突破。

我是個農業人，我只關心自己的領域。這個計算機的面世，讓我覺得生物計算機模擬的前景又光明了一些，就是這樣。

說明了科大中文系的新聞寫作水平超標了

量子計算機取代不了經典計算機，從原理上，量子計算機只是在！某些！運算上有著優勢，比如經典計算機為指數增長的運算，在量子計算機上是線性增長。所以量子計算機只在這些方面有優勢，但並不能取代經典計算機，在許多方面，經典計算機有著量子計算機無法比擬的優勢。

更傾向於，未來應該是量子計算機和經典計算機並行使用的局面，而且還是在很久很久之後了。

不是世界上第一台量子計算機。根據在中科院文章下的評論提到的，第一台誕生於加拿大。

從中科院的文章，我理解的是，加拿大那台沒有超過早期計算機，但是我國這一台是超過了。

說明了我國在量子計算機的研究上，已經實現了超車。

但是50個粒子的量子計算機才能部分超過現有超算，現在才10個，路還很遠。

打個比方，就是加拿大造出了不到1g的單核CPU，我們造出了至少10g的，並且有潛力超頻到100g。

這種CPU只要來個50核就比現在最大的超算牛逼了。

去查了下新聞，幾個關鍵詞：

1. 單光子的量子模擬機-模擬機只是科研產物，還達不到應用水平。

2. 是第一台晶體管第一台電子管計算速度的10到100被-並不是和現在大規模集成電路計算機對比，更無法比擬超級計算機。

3. 50個微觀粒子計算機可以超過超級計算機神威的計算速度-現在只有一個單光子啊。

以上，看起來主要還是基礎理論的一個突破，後面還有很長的路，除了學術界，暫時不會有什麼大的影響吧。

非專業人士，只是一個搬運工。

說明智子還沒來到地球？

人類科學技術大爆炸扔在持續？

人類有望幾個世紀後科學技術水平超越三體人？

人類冬眠技術平民化？

人類幾個世紀後能夠完成恆星際的太空旅行？

人類……我編不下去了

多核心並行，是用空間換時間。

量子計算，瞬間計算，是用能量換時間吧。

能量換時間，意味著電價要漲了

這麼說，智子快來了么。

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首先問題是第一台量子計算機意味著什麼？那麼我們先了解一下量子計算機的發展歷程。

附量子應用大事記：

1982年，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼提出「量子計算機」的概念。

1994年，貝爾實驗室的專家彼得·秀爾證明量子計算機能夠完成對數運算，且速度遠勝傳統計算機。

1997年，科學家首次用一對糾纏光子實現了量子信息傳輸。

2005年，世界第一台量子計算機原型機在美國誕生，基本符合了量子力學的全部本質特性。

2007年2月，加拿大D-Wave系統公司宣布研製成功16位量子比特的超導量子計算機。

2007年，維也納大學的安東·齊林格和他的同事們用一對糾纏光子在加那利群島的兩個島之間傳輸了一份量子信息，傳送距離超過了143千米。

2010年1月，美國哈佛大學和澳洲昆士蘭大學的科學家利用量子計算機準確算出了氫分子所含的能量。

2010年3月，德國於利希研究中心發表公報：該中心的超級計算機JUGENE成功模擬了42位的量子計算機。

2010年，中國科大—清華大學聯合小組成功實現了當時世界上最遠距離的量子態隱形傳輸，傳輸距離達16公里。

2012年3月，IBM做到了在減少基本運算誤差的同時，保持量子比特的量子機械特性完整性。

2015年7月，中國科學院與阿里巴巴集團旗下阿里雲共同成立「中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室」，開展在量子信息科學領域的前瞻性研究。

2016年8月，我國自主研製的世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」成功升空。

2017年3月，馬雲宣布啟動阿里巴巴的「NASA計劃」，並說「現在所研究的目標是為了解決10年、20年後的困難。

從理論提出到理論突破才短短几十年啊！

好了上述感慨純粹自豪感泛濫。要回答第一台量子計算機意味什麼，就得擺正這台計算機的位置，我是科技小白，看不懂其真正的作用。但是不難分析出如果這個是具有實用性的，那麼我們就跟瓦特改良了蒸汽機一樣，下面中國的科技樹將進去突飛猛進的時代，如果僅僅是理論的延伸，那麼除了在未來歷史書中濃墨重彩的留下一筆，中國仍然是名列前茅。

哪些方面呢？人工智慧（智子），可控核聚變（能源革命），基因工程（永生？）

所以你看意味著中國更加崛起了啊。

possibility

面壁人計劃!

其實這個問題的答案就是潘大牛組的三篇論文，一篇一點。至於其他的什麼都不過還是臆想罷了。

啊，《三體》可以寫第四部了不？

意味著可能幾十年之後你還用不上。誕生和量產是不同的兩件事，量產和平民化又是另外一件事，但有一個好處，那就是科技往這方向發展著，往後的科技產品會往這方向發展。

意味著人類的科技樹又多了一「點」

還好現在計算速度還一般般。50個微觀粒子之後很多安全演算法都要重寫了，至少也需要同樣是量子計算機加密的，不然很容易被brute-force。

https://www.zhihu.com/question/59318677/answer/164086774 正好看到上下問題與回答沒有量子計算機，沒有世界紀錄

證明……三體人的智子沒來？

作為大眾的我真不知道背後掀起多大波瀾。冒昧的問一句，如果量子計算機實用化了，用的是什麼樣的機器語言？