量子計(jì)算機(jī)，近年來(lái)可謂是科技圈最炙手可熱的明星之一。它就像一個(gè)來(lái)自未來(lái)的超級(jí)計(jì)算器，擁有著超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以想象的強(qiáng)大能力。但就像任何一項(xiàng)新興技術(shù)一樣，量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展也并非一蹴而就，而是需要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的探索和攻關(guān)?？茖W(xué)家們將量子計(jì)算的發(fā)展劃分為三個(gè)階段。

第一階段：

初出茅廬，小試牛刀

在量子計(jì)算的第一個(gè)階段，我們的主要目標(biāo)是證明量子計(jì)算機(jī)并非科幻，而是真真切切存在的技術(shù)。為此，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以解決的難題，例如“高斯玻色取樣”和“隨機(jī)電路采樣”。這些難題就好比是量子計(jì)算機(jī)的“武林大會(huì)”，只有戰(zhàn)勝了它們，才能證明其超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的實(shí)力。

經(jīng)過(guò)一番激烈的較量，來(lái)自谷歌的“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)率先登場(chǎng)，成功解決了“隨機(jī)電路采樣”問(wèn)題。隨后，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)也推出了“九章”和“祖沖之號(hào)”系列量子計(jì)算機(jī)，接連攻克了“高斯玻色取樣”難題。這些成果標(biāo)志著量子計(jì)算邁入了新的時(shí)代，也讓全世界為之振奮。

第二階段：

專(zhuān)注攻關(guān)，逐個(gè)擊破

解決了“武林大會(huì)”的挑戰(zhàn)，量子計(jì)算機(jī)并沒(méi)有停下腳步，而是繼續(xù)向著更廣闊的目標(biāo)前進(jìn)。在第二階段，我們的任務(wù)是開(kāi)發(fā)專(zhuān)用量子模擬器，專(zhuān)門(mén)用來(lái)解決特定領(lǐng)域的重大科學(xué)難題，解決一個(gè)實(shí)際的科學(xué)問(wèn)題。

比如說(shuō)，在化學(xué)領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)可以模擬復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出更有效的催化劑和新材料；在藥物研發(fā)領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)可以模擬藥物與蛋白質(zhì)的相互作用，幫助我們更快地找到治療疾病的藥物；在材料科學(xué)領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)可以模擬材料的微觀結(jié)構(gòu)，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出更堅(jiān)固、更輕便的新型材料。

這些專(zhuān)用量子模擬器就像是量子計(jì)算機(jī)的“特種部隊(duì)”，擁有著針對(duì)特定問(wèn)題的強(qiáng)大能力。它們的出現(xiàn)，將推動(dòng)科學(xué)研究的重大突破，并帶來(lái)許多難以想象的創(chuàng)新應(yīng)用。

在這一階段，我國(guó)量子計(jì)算研究取得重大進(jìn)展。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)近日成功構(gòu)建了求解費(fèi)米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器“天元”，以超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的模擬能力首次驗(yàn)證了該體系中的反鐵磁相變。相關(guān)研究成果于7月10日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上。

第三階段：

終極目標(biāo)，橫掃千軍

經(jīng)過(guò)了前兩個(gè)階段的積累，量子計(jì)算機(jī)終于迎來(lái)了終極目標(biāo)：通用容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)。這個(gè)“終極戰(zhàn)士”將擁有無(wú)窮無(wú)盡的計(jì)算能力，能夠解決目前任何可以被計(jì)算機(jī)解決的問(wèn)題，并且不受環(huán)境噪聲等因素的影響。

如果擁有了這樣的量子計(jì)算機(jī)，我們就能輕松地破解目前最復(fù)雜的密碼，設(shè)計(jì)出完美的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，甚至模擬整個(gè)宇宙的運(yùn)行。這將徹底改變?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)生活方式，開(kāi)啟科技發(fā)展的新篇章。

供稿單位：重慶市無(wú)線電科普體驗(yàn)中心

審核專(zhuān)家：張啟義

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