上月，科技界又迎來一個大新聞：

支持500+量子比特的

中國第四代自主量子計算測控系統(tǒng)

“本源天機(jī)4.0”正式發(fā)布！

在科技飛速發(fā)展的今天，量子計算機(jī)逐漸從神秘的科研領(lǐng)域走進(jìn)大眾視野，成為科技界的熱門話題。很多朋友看到這個新聞，第一反應(yīng)是：量子計算？這聽起來好高深，和我們的日常生活能有啥關(guān)系呢？今天，咱們就來嘮嘮這個話題。

“本源天機(jī)4.0” 來源：科技日報 孫超 攝

什么是量子計算機(jī)？量子計算機(jī)，簡單來說，是一種基于量子力學(xué)原理運行的計算機(jī)。要理解它，我們得先認(rèn)識量子計算機(jī)的基本信息單位——量子比特（qubit）。

在傳統(tǒng)計算機(jī)中，信息以比特為單位存儲和處理，一個比特只有0和1兩種狀態(tài)。而量子比特則神奇得多，它不僅可以處于0或1狀態(tài)，還能以這兩種狀態(tài)的疊加態(tài)存在。這就好比一個傳統(tǒng)的開關(guān)，只能是開或關(guān)；而量子比特如同一個既開又關(guān)的 “超級開關(guān)”，擁有更豐富的信息承載能力。這種疊加態(tài)使得量子計算機(jī)能夠同時對多個數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，大大提升了計算效率。想象一下，傳統(tǒng)計算機(jī)像一個人一次只能走一條路，而量子計算機(jī)則像一個人可以同時在多條道路上并行前進(jìn)，速度自然不可同日而語。

此外，量子比特之間還存在一種奇妙的現(xiàn)象——量子糾纏。處于糾纏態(tài)的兩個或多個量子比特，無論相隔多遠(yuǎn)，它們的狀態(tài)都相互關(guān)聯(lián)，其中一個量子比特狀態(tài)的改變，會瞬間影響到其他糾纏的量子比特。這種特性為量子計算機(jī)實現(xiàn)復(fù)雜的并行計算提供了強(qiáng)大支持。

“本源天機(jī)4.0”有哪些升級？

“本源天機(jī)4.0”的正式發(fā)布標(biāo)志著我國量子計算產(chǎn)業(yè)已具備可復(fù)制、可迭代的工程化生產(chǎn)能力，為百比特級量子計算機(jī)量產(chǎn)奠定了產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)生成、采集和控制量子芯片的精密信號，直接決定了量子芯片能否發(fā)揮出最佳性能。打個比方，如果把量子計算機(jī)比作一個超級大腦，那“本源天機(jī) 4.0” 就是這個大腦的指揮官，指揮著每一個神經(jīng)元高效運作。

安徽省量子計算工程研究中心副主任、“本源天機(jī)”研制團(tuán)隊負(fù)責(zé)人孔偉成博士介紹，“本源天機(jī)4.0”額外搭載四大核心軟件：

? 量子計算測控系統(tǒng)服務(wù)端管理軟件Naga&Venus；

? 超導(dǎo)量子比特底層操控服務(wù)軟件Monster；

? 全界面量子芯片調(diào)控分析應(yīng)用軟件Visage；

? 量子計算機(jī)操作系統(tǒng)連接軟件Storm。

量子芯片“中控智慧大腦”Visage的開發(fā)，創(chuàng)新性地實現(xiàn)和帶動了超導(dǎo)量子芯片的自動化輔助控制技術(shù)的進(jìn)步，顯著提高超導(dǎo)量子芯片測試的效率和準(zhǔn)確性。

據(jù)悉，自“本源天機(jī)3.0”上線以來，已為來自全球139個國家和地區(qū)的超2600萬人次，完成38萬余個量子計算任務(wù)，深度賦能金融、生物醫(yī)藥、流體動力學(xué)等領(lǐng)域?！氨驹刺鞕C(jī)4.0”是繼3.0版本成功應(yīng)用于我國第三代自主超導(dǎo)量子計算機(jī)“本源悟空”后的重大升級，在擴(kuò)展性、集成度、性能穩(wěn)定性及自動化水平方面實現(xiàn)跨越式提升。

未來我們普通人能用上嗎？有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？

中國科學(xué)院量子信息重點實驗室主任，中國科學(xué)院院士郭光燦表示，作為一種基于量子力學(xué)原理來實現(xiàn)計算的新型計算機(jī)，量子計算機(jī)具備強(qiáng)大的并行計算能力，N個量子比特能夠在同一時間內(nèi)存儲2N個數(shù)據(jù)，并且通過一次操作即可同時將這2N個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為新的2N個數(shù)據(jù)。這種并行能力使得量子計算機(jī)處理特定問題時相較經(jīng)典計算機(jī)具備特別的優(yōu)勢。

科研人員在調(diào)試安裝國產(chǎn)自主超導(dǎo)量子計算機(jī)。來源：安徽省量子計算工程研究中心2024年年初，我國第三代自主超導(dǎo)量子計算機(jī)“本源悟空”成功接入上海超算中心、國家超算鄭州中心、長三角樞紐蕪湖集群，并面向全球用戶提供服務(wù)。截至目前已被139個國家和地區(qū)的用戶訪問超2300萬次，完成了35萬個量子計算任務(wù)，證明我們的量子計算機(jī)具備實用價值。未來，量子計算必然會走入大眾應(yīng)用時代，但可能不會人手一臺量子計算機(jī)，而是通過云端提供量子算力，相當(dāng)于人人都能夠擁有一個超算中心。

當(dāng)前，全球有超過100個企業(yè)案例活躍在能源、醫(yī)療保健、金融、汽車、航空航天、物流等行業(yè)。國際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）的研究證明，利用量子經(jīng)典協(xié)同工作，100+比特量子計算機(jī)可以探索化學(xué)、材料領(lǐng)域的實用級問題，并與化工、汽車、能源、航空等領(lǐng)域的眾多合作者迅速推進(jìn)應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)預(yù)測量子計算產(chǎn)生商業(yè)價值的時間大大提前。

未來已來，值得期待

量子計算機(jī)作為一項極具顛覆性的前沿技術(shù)，正在引領(lǐng)我們走向一個全新的計算時代。雖然目前還面臨諸多挑戰(zhàn)，但科學(xué)家們的不懈努力正在逐步攻克這些難題。安徽省量子計算工程研究中心主任、本源量子首席科學(xué)家郭國平教授表示：當(dāng)前“本源天機(jī)4.0”正支撐著中國下一代自主量子計算機(jī)的研發(fā)攻關(guān)，在全球量子科技競爭中，全面構(gòu)建自主可控的“中國方案”。

相信在不久的將來，量子計算機(jī)將走出實驗室，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，為人類社會的發(fā)展帶來前所未有的變革。讓我們拭目以待，見證這一偉大科技革命的到來！

編輯：四月

綜合整理自人民日報、中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站、中國科學(xué)院、科技日報、快科技、廣州科普