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北京日?qǐng)?bào)客戶端 | 記者 劉蘇雅

點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)，就能在云端體驗(yàn)量子計(jì)算機(jī)的極速運(yùn)算過(guò)程。5月25日，在2023中關(guān)村論壇開(kāi)幕式上，北京量子信息科學(xué)研究院發(fā)布了新一代量子計(jì)算云平臺(tái)，并將其命名為“量子未來(lái)-QUAFU”。利用這一平臺(tái)，科研人員可以在云端開(kāi)展研究工作，完成復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，大眾也能親身體驗(yàn)微秒級(jí)的量子計(jì)算速度，還可以嘗試編寫“量子軟件”。

僅有指甲蓋大小、通體黑色，超導(dǎo)量子芯片的外觀和目前常見(jiàn)的半導(dǎo)體芯片沒(méi)有分別。不過(guò)，常溫下超導(dǎo)量子芯片并不能工作，將它放入稀釋制冷機(jī)，在10毫開(kāi)爾文的極低溫下，藏在芯片里的量子比特便“活”了過(guò)來(lái)。

(資料圖)

“薛定諤的貓”是最著名的量子力學(xué)思想實(shí)驗(yàn)，具備“既生又死”的疊加態(tài)特點(diǎn)，量子比特正是利用疊加效應(yīng)驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)量子芯片工作?！敖?jīng)典的計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制，0和1的指令就像球的兩極，其狀態(tài)是兩個(gè)確定的點(diǎn)。但量子比特則處在0和1的疊加態(tài)，可表示的狀態(tài)覆蓋了整個(gè)球體表面，我們可以通過(guò)‘經(jīng)緯度’信息來(lái)描述它的狀態(tài)?！北本┝孔有畔⒖茖W(xué)研究院兼聘研究員、中科院物理研究所研究員范桁解釋道，由點(diǎn)到面，意味著芯片的算力大大增強(qiáng)。

不過(guò)，獨(dú)立的量子芯片所能發(fā)揮的能力終究有限。北京量子信息科學(xué)研究院、中科院物理研究所和清華大學(xué)共同研發(fā)的新一代量子計(jì)算云平臺(tái)，讓空間距離50公里之遙的三枚超導(dǎo)量子芯片在“云”上相聚，從單機(jī)變?yōu)槁?lián)網(wǎng)。該成果讓量子算力實(shí)現(xiàn)了連接、整合，隨著相關(guān)的電子器件完成配套，便搭建起從底層硬件到操作系統(tǒng)均完備的量子計(jì)算機(jī)。用戶接入云端，即可享受量子計(jì)算機(jī)提供的服務(wù)。

這三枚量子芯片分別擁有136個(gè)、18個(gè)和10個(gè)量子比特。那么在使用中，量子比特是不是多多益善呢？長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，比特?cái)?shù)越多，算力就越強(qiáng)，但在現(xiàn)階段則利弊兼有。“量子計(jì)算是會(huì)出錯(cuò)的，而且錯(cuò)誤率并不低?！狈惰煜戎v起了量子計(jì)算的“缺點(diǎn)”，正因量子計(jì)算的準(zhǔn)確度達(dá)不到100%，芯片中的量子比特越多，算力雖然越強(qiáng)，但計(jì)算誤差也會(huì)隨之增大?！八阅壳捌脚_(tái)提供了三個(gè)選項(xiàng)，136個(gè)量子比特適合計(jì)算復(fù)雜的問(wèn)題，但平均精度不算最好，10個(gè)量子比特算得較慢但精度高，用戶可按需選擇?！?/p>

我們?yōu)槭裁匆煲慌_(tái)會(huì)算錯(cuò)的計(jì)算機(jī)？“要算加減法，量子計(jì)算機(jī)的能力未必比經(jīng)典計(jì)算機(jī)強(qiáng)，但當(dāng)我們面臨極為復(fù)雜的特殊計(jì)算問(wèn)題時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度能提升成百上千倍，乃至萬(wàn)倍以上，讓計(jì)算上的不可能變?yōu)榭赡??！狈惰煺f(shuō)。

目前，該量子計(jì)算云平臺(tái)在平臺(tái)規(guī)模、單量子比特?cái)?shù)量等指標(biāo)上，均處于國(guó)際第一方陣，并能實(shí)現(xiàn)18量子比特的全局糾纏，計(jì)算精度為世界前沿水平。

自去年11月起，該平臺(tái)已面向國(guó)內(nèi)外用戶開(kāi)放測(cè)試，有2000余人注冊(cè)使用。目前，平臺(tái)已運(yùn)行量子計(jì)算任務(wù)超過(guò)50萬(wàn)次，期間始終保持穩(wěn)定高效。在該平臺(tái)上，用戶可以根據(jù)自己的需求編寫程序，其不僅兼容了國(guó)際通用的開(kāi)放量子匯編語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，還提供了圖形界面，只需要?jiǎng)觿?dòng)鼠標(biāo)就能便捷編程。一些國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在利用該量子計(jì)算云平臺(tái)遠(yuǎn)程調(diào)用量子芯片，構(gòu)建各自的科研、應(yīng)用軟件，量子計(jì)算的生態(tài)建設(shè)逐步展開(kāi)。

未來(lái)，量子計(jì)算將不再只屬于科研人員，其強(qiáng)大的算力能優(yōu)化很多日常生活問(wèn)題。范桁以物流行業(yè)舉例，每天有上千萬(wàn)件快遞在北京的大街小巷流轉(zhuǎn)，如何實(shí)現(xiàn)更省時(shí)省力地送達(dá)，這需要巨大的算力，而量子計(jì)算機(jī)能很好地完成這項(xiàng)任務(wù)。

“量子計(jì)算的生態(tài)需要基于云平臺(tái)建設(shè)，因此云平臺(tái)的發(fā)展越早越好?！狈惰煺f(shuō)，量子計(jì)算云平臺(tái)的發(fā)展要搶占先機(jī)，并長(zhǎng)期迭代，讓平臺(tái)與用戶共同成長(zhǎng)?！拔覈?guó)在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域錯(cuò)過(guò)了發(fā)展黃金期，但量子計(jì)算機(jī)帶來(lái)了新的機(jī)遇，這是一項(xiàng)變革性的技術(shù)，也是我們不能輸?shù)囊粓?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)?！?/p>

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