中國為何要研制量子計算機？過去吃的那些虧你知道嗎？

日前，中科院正式宣布：世界上首台超越早期經典計算機的光量子計算機誕生，并在上海舉行了新聞釋出會。這一重磅消息不僅讓網友紛紛大贊，也吸引了外國媒體的注意。

中國量子計算機現狀

此次的“世界首台”是貨真價實的“中國造”，是朱曉波、王浩華和陸朝陽、潘建偉等人通力合作之成果。這台具有跨時代意義的量子計算機，為最終實作超越經典計算能力的量子計算奠定了基礎。

據了解，在光量子計算方面，潘建偉、陸朝陽等利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可程式設計的光量子線路，建構了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機。

測試結果表明，該原型機的取樣速度不僅比國際同行類似的實驗加快了至少24000倍，還超越了人類曆史上第一台電子管計算機和第一台半導體計算機的運作速度。

當然，中科院消息公布之後，業内也不乏質疑之聲，畢竟在上個月底，瘋狂造假的中國醫學論文已經引起了公憤。中科院官微迅速在回複中附上了連結，以實證為言論負責。

那麼，研發量子計算機有何作用呢？據專業領域人士透露，量子糾纏一旦到達30個甚至是50個之後，就能在各項産業鍊生态圈鋪開，屆時對現在的社會沖擊力之大絕對是颠覆性的，關系到一個國家未來發展的基礎計算能力，一旦形成突破，會使掌握這種能力的國家迅速建立起全方位戰略優勢，引領量子資訊時代的國際發展。

也可以說，這是一場新的工業革命，誰先掌握規則，誰就能掌握世界。

量子計算機的原理及特點

量子的概念與愛因斯坦有關。

量子計算機是計算機領域的新革命，是巨無霸。

那什麼是量子計算機？

我們現在對電子計算機很熟悉，但很少人知道它和量子計算機的差別在哪兒。簡單來說，就是計算能力。量子計算機的計算能力之是以強過傳統電子計算機，原因就在于兩者存儲資訊與運算方式上的不同。

傳統電子計算機的計算方式是串行運算，一個算完算下一個。而量子計算，由于這種疊加态，天然就能并行運算。比如電子計算機要分成50次計算完成，量子計算機則可以把這過程分成50個部分，同時計算完成，再疊加給出結果。

這就比方說，你一個人要完成一項工程，原來隻能一部分一部分地做。現在你突然有好多個分身，同時可以做不同部分的工作，最後一舉把工程完成了。效率是不是高了很多。

量子計算機：是指利用量子相幹疊加原理，理論上具有超快的并行計算和模拟能力的計算機。

實驗測試表明，這次中國科研團隊研究出來的原型機的“玻色取樣”速度不僅比國際同行類似的之前所有實驗加快至少24000倍，同時，通過和經典算法比較，也比人類曆史上第一台電子管計算機（ENIAC）和第一台半導體計算機（TRADIC）運作速度快10-100倍。

“量子”電腦不怕當機。

科學家表示，量子計算機與傳統計算機在外形上有較大的差異：它沒有傳統計算機的盒式外殼，看起來像是一個被其他物質包圍的巨大磁場；它不能像現在計算機那樣利用硬碟實作資訊的長期存儲。但它自身擁有獨特的優點——

首先，量子計算機處理資料不像傳統計算機那樣分步進行，而是同時完成，這樣就節省了時間，更适于大規模的資料計算。其次，量子計算機的問世可以解決困擾傳統計算機微型化、內建化難題。最後，量子計算機不怕“當機”——當其系統的某部分發生故障時，輸入的原始資料會自動繞過該部分，進入系統的正确部分進行正常運算。

奇形怪狀功能強大。

盡管目前量子計算機的研究仍處于實驗室階段，但不可否認終有一天它必然會取代傳統計算機走入尋常百姓家。據專家預見，在不遠的将來，會出現一種工業，可以将量子計算裝置嵌入到任何東西當中去，不必再像現在這樣将一台個人電腦放在桌上，也許到那時桌子本身就是一台計算機，汽車輪胎可以計算速度和閘動力，醫生可以将量子微型計算機插入到人體血液中以殺死惡性良性腫瘤細胞……

中國為什麼要研制量子計算機

當今人類社會進步與經濟發展向計算機提出了幾乎是無止境的需求，網際網路的普及更加大了這個需求。1960 ～1992 年間縮短為每5 年翻一番。人們預計2020 年以後資訊量每73 天就要翻一番。計算機性能的提高遠遠滿足不了人類社會資訊量的增長所提出的需求，研制更高性能的計算機始終是資訊領域的重要課題。

由于其巨大的潛在價值一直是國際角逐的焦點，歐美日澳洲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在政府的支援下強勢介入量子計算研究。

在傳統科技領域，很多方面其實已經為歐美國家的企業所控制，甚至壟斷。這使得中國的企業無論怎樣，很難在這些傳統科技領域打破其格局。

考慮到量子計算對諸如人工智能等領域的作用，未來或許将形成巨大的連鎖反應，推動中國科技全面快速發展，全面超越歐美國家，我國政府也高度重視量子資訊技術的發展。

量子計算技術不僅能克服現代半導體工藝因為尺寸減小而引起的熱耗效應，還能利用量子效應實作功能強大的并行計算，極大地提高計算速度和資訊處理能力。規模化通用量子計算機的誕生将極大地滿足現代資訊的需求，在海量資訊處理、重大科學問題研究等方面産生巨大影響，甚至對國家的國際地位、經濟發展、科技進步、國防軍事和資訊安全等領域發揮關鍵性作用。

有助于提高國際影響力

資訊是當今世界最為重要的戰略資源，計算機技術是現代資訊技術的核心，資訊處理能力是資訊時代的基本生産力，是國家的核心競争力，展現國家綜合實力的重要标志。美國在計算機和網際網路的過程中積累了其強大的國際影響力，全球網際網路的根伺服器絕大多數在美國，CPU、半導體、存儲器等基本被壟斷。量子計算科技革命給了我國一個從經典資訊技術時代的跟蹤者、模仿者轉變為未來資訊技術的引領者的、不可錯過的偉大機遇。

經濟影響力

量子計算機能克服現代計算機發展所遇到的能耗和量子效應問題，進而擺脫半導體行業面臨的摩爾定律失效的困境，同時突破經典極限，利用量子加速、并行特性解決經典計算機難以處理的相關問題。作為現代計算機的颠覆者，未來量子計算機會像經典計算機一樣形成龐大的技術産業鍊，帶動包括材料，資訊，技術，能源等一大批産業的飛躍式發展，在國民經濟生活中産生重大影響。量子計算機強大的并行計算和模拟能力，将為密碼分析、氣象預報、石油勘探、藥物設計等所需的大規模計算難題提供了解決方案，進而為提高國家整體經濟競争力創造條件。

科技影響力

目前，海量資料處理已成為急需攻克的壁壘。目前計算機處理海量資料的能力非常薄弱，傳統計算機已經遠遠無法滿足資訊量爆炸式增長的需求，而量子計算機正好能有效滿足這一需求。量子計算機在科學研究領域具有廣泛應用前景。學術界認為，在量子計算機達到大規模應用的比特數之前，将首先用于對量子體系的模拟。量子計算機利用其特殊的量子力學原理，将為強關聯等實體學提供完美的檢驗平台。同時量子計算對于生物制藥、機器學習、人工智能領域将産生深遠影響，并對提高國家科技影響力起到積極作用。

軍事影響力

量子實體與計算科學第一次大規模結合的直接原因就是研制核心武器的需求。在計算技術的發展曆程中，軍事應用價值始終是其重要推動力之一。量子計算機的強大功能應用到國防建設時，其強大的運算、搜尋、處理能力，将為未來武器研發提供計算、模拟平台，縮短研發周期，提高武器研發效率。還将在未來戰場上破譯加密密文，為及時高效準确的情報和戰況分析提供技術支撐，提升作戰能力，同時在戰場計劃、組織決策、後勤保障等方面發揮巨大作用，甚至有可能改變未來戰争的形态，能夠極大地增強國防綜合實力。

國家資訊安全

量子計算機最受關注的重要應用之一是破譯現代密碼體系。研究表明，目前使用的RSA公開密鑰體系在量子計算機面前将不堪一擊。此外，量子計算對于資訊安全的威脅還具有前溯性，如果現在的通信網絡流量遭到竊聽并被存儲下來，未來潛在的對手利用量子計算能力，就能對這些通常加密的資訊進行破解，進而在多年以後将威脅範圍追溯到目前。量子計算機的研制已經成為國際社會關注的焦點，其對國家安全體系的重大意義不言而喻。

日常生活中，比如預測天氣、解決交通擁堵等問題，比如在金融的分析投資、醫療領域的診斷等，都能借此變得更加高效、準确。

傳統計算機領域我們吃了多少虧

以前，我國由于沒有國際先進水準的高性能計算機，勘探的石油礦藏資料和資料不得不用飛機送到國外去處理，不僅費用昂貴，而且受制于人；國内一家機關想進口一台運算速度每秒400萬次的計算機，外方居然提出：為這台機器建一個玻璃房子“安全區”，中方人員上機操作，必須在外方監控下進行。

自改革開放以來，中國在資訊技術領域一直存在“缺芯少魂”的問題，這不僅嚴重制約了本土技術和産業的成長和發展，還對國家的資訊安全造成了巨大的隐患——從海灣戰争中薩達姆的防空系統突然癱瘓，到2007年以色列轟炸叙利亞東北部的一處潛在核設施時，叙利亞預警雷達因通用處理器後門而失效，再到2012年伊朗布什爾核電站在資訊系統實體隔絕的情況下遭到震網病毒的攻擊……殘酷的現實向世人闡釋了隻要存在國家和利益鬥争，給CPU或作業系統留後門的行為就永遠存在。

雖然“天河二号”在超級計算機排行榜上連續多年位居第一，但是其核心部件仍然是英特爾提供的處理器，直到此次“神威·太湖之光”才首次實作晶片的全國産。

晶片應用于計算機、消費電子、網絡通信、汽車電子等多個領域，雖然中國超級計算機的晶片實作了國産，但是在大多數行業中，中國制造仍然高度依賴進口晶片。中國社科院釋出在《2014年經濟藍皮書》中表示中國國内90%的晶片來自于進口。國家海關總署的相關統計也佐證了這一說法，2015年中國內建電路淨進口數為1312.57億個，淨進口額達到1608.65億美元。

傳統計算機的CPU處理器、作業系統、存儲技術、閃存、GPU技術等，包括手機處理器端，大部分還是進口。說點聯系密切的，大家想想我們十幾二十年前前買一台笨重的桌上型電腦需要多少錢？進口的則更貴！買一個正版的windows98作業系統要好幾千。這麼多年我們花了多少冤枉錢？這還不說一些硬體軟體上故意留下的後門、暗門，造成的損失有多少？技不如人啊！

整體而言，中國晶片企業技術水準和英特爾、高通等行業巨頭仍有一定的差距。

去年中國成功地發射全球首枚量子衛星，說明我國在這方面具有良好的基礎與能力。是以，隻要我們發力，同時從硬體、軟體、材料等多方面着手進行研究、布局，這樣，中國在量子計算機上的發展，就不怕會落後于歐美國家，或許将能進一步趕超歐美，突破其技術壟斷。

國家強大了，我們個人才能好。

不說啦，為祖國鼓掌，為奮戰在第一線的科研團隊鼓掌！

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原文釋出時間為：2017.05.10

本文作者：軍旗獵獵

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