2017年5月3日，中国科学院为全球科技界带来了一则重磅消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机正式诞生。
这个“世界首台”可谓是货真价实的“中国造”，它是由中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陆朝阳、朱晓波等人，联合浙江大学教授王浩华研究组攻关突破的成果。这台光量子计算机的诞生，标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展，为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。
不断突破
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。
曾有人打过一个比方：如果将现在传统计算机的速度比作自行车，那么量子计算机的速度就如同飞机。例如，一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力可以超过目前世界上最快的超级计算机——“神威·太湖之光”。
量子计算技术主要通过发展高精度、高效率的量子态制备与相互作用控制技术，实现规模化量子比特的相干操纵。由于其巨大的潜在价值，当前世界各主要国家都在积极整合各方面的研究力量和资源，开展协同攻关。同时，以谷歌、微软、IBM为代表的一众大型高科技公司，也纷纷强势介入量子计算研究领域。
而长久以来国际角逐的焦点，就在于作为量子计算技术制高点的多粒子纠缠的操纵。
在光子体系方面，潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持国际领先水平，并于2016年底将纪录刷新至十光子纠缠。在此基础上，团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，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，同时通过与经典算法比较发现，它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。
在超导体系方面，2015年，谷歌、美国国家航空航天局（NASA）和美国加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵，而这一纪录在2017年被中国科学家团队首次打破。
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，通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作，成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的多体纯纠缠，并通过层析测量方法完整地刻画了十比特量子态。
同时，研究团队进一步利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法，证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。据悉，研究团队目前正致力于20个超导量子比特样品的设计、制备和测试。
前景无限
如果说过去量子计算速度比经典计算机快还只是停留在理论层面，那么这台原型机的问世，则使得这一理论朝着现实迈出了坚实的第一步，将量子计算机真正推向和经典计算机竞争的擂台，为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一目标，奠定了坚实的基础。
回首2017年，对于量子计算能力的竞争引起了越来越多人的关注：谷歌宣布推出49量子位处理器；IBM宣布成功研制20量子位的处理器，还构建了50量子位处理器原型……人们在激烈的量子计算竞争中感慨，量子计算的时代或许真的已经近在咫尺。
不过，在中国量子计算研究团队看来，对于量子比特数目的竞争从来都不是目的，提高超导量子比特的质量，让量子计算机能够真正用于解决实用而有价值的问题，才是他们的真正目标。
一旦量子计算机变为现实，其作用将不可限量。例如实现精准的天气预报、躲避飓风海啸，实现高效全局的最优搜索，识别有效的分子组合、降低药物的研发成本和周期，以及更加简便和迅速地指挥交通、理解图像等等。
据介绍，未来量子计算机的研制将分为三步走：首先，在某个经典计算机难以解决的特定问题上，实现量子计算机的运行速度比任何一台经典计算机都快；其次，量子计算机能够初步应用于解决一些目前无法解决的重大科技难题，解决更加“有用”的问题，使其具有商业价值，从而大规模推广；最后，研制通用量子计算原型机，突破大规模量子计算机的芯片工艺，从物理层设计、制造到算法运行实现自主研发，全面实现通用量子计算功能，并应用于大数据处理等重大实际问题。
量子计算机的发展规划稳扎稳打，前景无限光明，但量子计算机团队科研人员更愿意强调的却是，“觉得赶上了好时代，国力强大，国家高度重视科研，才能有机会去做最前沿的工作”。■