作者：孫譽昊 班級：1402019 學號：14020199003
【嵌牛導讀】：5月3日消息，光量子計算機誕生，到底什么是光量子計算機呢？好消息，中國光量子計算機于近日誕生，這將是科學家的一個重大突破。
【嵌牛鼻子】：光量子計算機
【嵌牛提問】：光量子計算機會為我國科學研究帶來哪些幫助？
【嵌牛正文】：5月3日，科技界迎來了一個振奮人心的消息：世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機在中國誕生！這標志著我國的量子計算機研究領域已邁入世界一流水平行列。據悉，該光量子計算機是由中科大、中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室、浙江大學、中科院物理所等協同完成參與研發的，是貨真價實的“中國造”。
量子計算機是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計算和模擬能力的計算機。如果將傳統計算機比作自行車，量子計算機就好比飛機。使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變量的方程組，所需時間為100年。而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01秒。
據中科院院士潘建偉介紹，研究團隊在2016年首次實現十光子糾纏操縱的基礎上，構建出光量子計算原型機，該原型機的“玻色取樣”速度比業界快了2.4萬倍。通過和經典算法比較發現，這臺光量子計算原型機比人類首臺電子管計算機(ENIAC)和首臺晶體管計算機(TRADIC)運行速度提高10至100倍。預計在2017年底，研究團隊將實現約20個光量子比特的操縱。
此外，在超導體系，該研究團隊打破了由美國保持的9個量子比特操縱記錄，自主研發了10比特超導量子線路樣品，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子比特的多體純糾纏，并通過層析測量方法完整地刻畫了10比特量子態。
兩年前，阿里巴巴和中科院合作成立了亞洲首個量子計算實驗室，開展在量子信息科學領域的前瞻性研究，探索超越經典計算機的下一代超快計算技術。雙方很快就取得了優異的成績，將量子計算從學術帶到了現實世界。在今年3月的深圳云棲大會上，阿里云公布了全球首個云上量子加密通訊案例，通過建立多個量子安全傳輸域，為客戶提供無條件安全數據傳輸服務。
在不久前的一場技術大會上，馬云宣布啟動阿里巴巴的“NASA計劃”，并說“現在所研究的目標是為了解決10年、20年后的困難。”量子計算就是阿里巴巴解決20年后計算資源稀缺的秘密武器。
預計到2025年，量子計算將達到當今世界最快的超級計算機的水平，將應用于一些目前無法解決的重大科技難題。
中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學教授王浩華研究組，近期在基于光子和超導體系的量子計算機研究方面取得了系列突破性進展。
在光學體系方面，研究團隊在2016年首次實現十光子糾纏操縱的基礎上，利用高品質量子點單光子源構建了世界首臺超越早期經典計算機的單光子量子計算機。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）和加州大學圣塔芭芭拉分校（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，并在超導量子處理器上實現了快速求解線性方程組的量子算法。
相關系列成果發表于國際學術期刊《自然-光子學》和《物理評論快報》上。
量子計算利用量子相干疊加原理，在原理上具有超快的并行計算和模擬能力，計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長，可為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案。一臺操縱50個微觀粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力可超過超級計算機。
量子計算技術主要通過發展高精度、高效率的量子態制備與相互作用控制技術，實現規模化量子比特的相干操縱。由于其巨大的潛在價值，歐美各國都在積極整合各方面研究力量和資源，開展協同攻關，同時，谷歌、微軟、IBM等大型高科技公司也強勢介入量子計算研究。
多粒子糾纏的操縱作為量子計算的技術制高點，一直是國際角逐的焦點。在光子體系方面，潘建偉團隊在多光子糾纏領域始終保持著國際領先水平，并于2016年底把紀錄刷新至十光子糾纏。在此基礎上，團隊利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機。
實驗測試表明，該原型機的“玻色取樣”不僅比之前國際同行所有類似實驗提速至少24000倍，同時，通過和經典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計算機（ENIAC）和第一臺晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍。5月2日，該研究成果以長文的形式在線發表于《自然-光子學》。
這是歷史上第一臺超越早期經典計算機的基于單光子的量子模擬機，為最終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”的目標，奠定了堅實的基礎。朝著這一目標，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。
在超導體系方面，2015年，谷歌、NASA和UCSB宣布實現了9個超導量子比特的高精度操縱，這一記錄在2017年被中國科學家團隊首次打破。朱曉波、王浩華和陸朝陽、潘建偉等合作，自主研發了10比特超導量子線路樣品，通過高精度脈沖控制和全局糾纏操作，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子比特的多體純糾纏，并通過層析測量方法完整地刻畫了十比特量子態。
研究團隊進一步利用超導量子線路演示了求解線性方程組的量子算法，證明了通過量子計算的并行性加速求解線性方程組的可行性，相關成果即將發表于《物理評論快報》。研究團隊目前正致力于20個超導量子比特樣品的設計、制備和測試，并計劃于今年年底前發布量子云計算平臺。
