5月3日，中国科学院在上海召开新闻发布会，宣布世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生。
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，在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。
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，在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。
成果一：世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机
在光学体系，潘建伟团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上，利用高品质量子点单光子源，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“玻色取样”不仅比之前国际同行所有类似实验提速至少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。
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，潘建伟团队计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵。
图 基于单光子的量子计算原型机结构
成果二：世界上纠缠数目最多（10个）的超导量子比特处理器
在超导体系，朱晓波、王浩华和陆朝阳、潘建伟等合作，自主研发了10比特超导量子线路样品，打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公开报道的9个超导量子比特的操纵，实现了目前世界上最大数目（10个）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。
研究团队正在致力于20个超导量子比特样品的设计、制备和测试，并计划于今年年底前发布量子云计算平台。
图 10超导量子比特的纠缠态
量子计算研究：国际角逐的焦点
量子计算机是一种遵循量子力学规律，进行高速运算、存储及处理量子信息的物理装置，其运行的是量子算法，处理速度惊人，比传统计算机快数十亿倍。人们研究量子计算机很重要的一个出发点是探索通用计算机的计算极限。
目前，国际学术界在基于光子、超冷原子和超导线路体系的量子计算技术发展上总体较为领先。由于量子计算的巨大潜在价值，欧美各国都在积极投入研究力量，同时，大型高科技公司如微软、IBM、谷歌等也强势介入量子计算研究。
Google的“超导量子”
2014年，Google和美国国家航天局（NASA）联合成立了量子人工智能实验室（QuAIL），同年Google正式成立超导量子计算实验室。Google使用的是超导电路方案，原则上可以无限制扩展。
图 谷歌的“D-Wave”
2016 年6月，位于加州圣芭芭拉的Google研究实验室、加州大学圣芭芭拉分校和西班牙巴斯克大学的研究人员在《自然》杂志上介绍了他们合作研发的量子计算机原型。在研究中，Google的团队采用了9个固态量子位。
IBM亦青睐“超导量子”
今年3月6日，IBM宣布建造业内首个商业上可行的通用量子计算系统的计划，这一量子计算系统旨在解决传统计算系统无法解决的重大问题，最早和最有前途的应用会在化学领域。
IBM公司称，取名为“IBM Q”的量子计算系统及其服务将通过IBM云平台实现。该公司希望在今后几年打造有50个量子比特的商用“IBM Q”系统，以展示超越传统计算系统的运算能力。IBM还将与行业伙伴开展协作，开发能利用量子计算的应用。
图 “IBM Q”量子计算系统
微软的“拓扑量子”
2005年，微软投巨资在美国圣巴巴巴拉大学设立了研究中心，研究拓扑量子计算机。
2017年，微软表示将着手量子计算工程样机研发，并宣称这可能是一台能击败谷歌和IBM的量子计算机样机。与谷歌和IBM使用超导导线环作为量子比特不同，微软的思路是基于一种被称为“任意子”（anyons）的粒子，这种粒子只能存在于二维空间，具有奇异的物理特性。
微软采用的“拓扑量子计算”方案，基于一种被称为“拓扑量子比特”的量子信息单位。微软团队相信拓扑量子比特能够更好地应对温度、电噪声等因素的干扰，从而长时间保持量子状态，更具实用性、稳定性和工作效率。
英特尔的“硅量子点”
2015 年，英特尔宣布将向荷兰代尔夫特理工大学的量子技术研究项目投资 5000 万美元。英特尔专注于硅量子点技术（silicon quantum dots），它经常被称作“人造原子”。一个量子点是一块极小的材料，像原子一样，它身上电子的量子态可以用 0 或 1 来表示。不同于离子或原子，量子点不需要激光来囚禁它。
但是基于硅的量子比特研究，大大落后于囚禁离子和超导量子技术。去年，澳大利亚新南威尔士大学的一个研究团队才完成两个量子比特的逻辑门。
当人工智能（AI）遇上量子计算
就在今年，一名神秘棋手Master挑战人类围棋顶尖高手，Master竟以60∶0的成绩完胜。谷歌公司随后宣布，Master就是AI机器人AlphaGO的改进型，是其“深心（DeepMind）计划”的一部分。
人工智能如此强大，它的能力来源是什么？
人工智能的根本动力与核心资源是计算能力，说到计算能力，不得不提量子。量子计算也被称为人工智能协助处理器，非常适合AI及机器的深度学习。一般情况下，AI中的代码是静态的，哪怕结果是错误的，普通算法也不会自己修改。而量子计算机则不然，系统能够自动设定程序，自行修改代码，并通过不断学习来处理之前从未遇到的新数据。如果说传统计算机只有一根筋，那量子计算机则灵活多变。
早期经典计算机与超级计算机
1946年，世界上第一台通用计算机ENIAC诞生，它包含了17468根真空管（电子管），7200根晶体二极管，计算速度为5000次/秒加法或400次/秒乘法，是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍。
1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机——TRADIC，装有800个晶体管。计算速度从每秒几百次提高到几千次。
2016年法兰克福世界超算大会上，我国 “神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首。该计算机安装了40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器，峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒。
经典计算机器件的原理，热耗散不可避免，这是原理上决定的。譬如买到早期计算机有一个风扇散热，你做的集成度越高，热耗越严重。但量子计算原理上保持可逆计算，没有热耗散，可以在里面自循环，没有热耗散是未来量子计算是一个比较好的前景和方向。
量子计算机不仅能处理海量数据，更具备自我学习和自我更正能力。从这一点来看，量子计算对人工智能能够起到重要的促进作用，为人工智能的发展带来质的飞跃。
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