量子计算机：从实验室到改变世界的三级跳跃

量子计算机，近年来可谓是科技圈最炙手可热的明星之一。它就像一个来自未来的超级计算器，拥有着超越经典计算机难以想象的强大能力。但就像任何一项新兴技术一样，量子计算机的发展也并非一蹴而就，而是需要经过漫长的探索和攻关。科学家们将量子计算的发展划分为三个阶段。

第一阶段：

初出茅庐，小试牛刀

在量子计算的第一个阶段，我们的主要目标是证明量子计算机并非科幻，而是真真切切存在的技术。为此，科学家们设计了一些经典计算机难以解决的难题，例如“高斯玻色取样”和“随机电路采样”。这些难题就好比是量子计算机的“武林大会”，只有战胜了它们，才能证明其超越经典计算机的实力。

经过一番激烈的较量，来自谷歌的“悬铃木”量子计算机率先登场，成功解决了“随机电路采样”问题。随后，中国科学技术大学也推出了“九章”和“祖冲之号”系列量子计算机，接连攻克了“高斯玻色取样”难题。这些成果标志着量子计算迈入了新的时代，也让全世界为之振奋。

第二阶段：

专注攻关，逐个击破

解决了“武林大会”的挑战，量子计算机并没有停下脚步，而是继续向着更广阔的目标前进。在第二阶段，我们的任务是开发专用量子模拟器，专门用来解决特定领域的重大科学难题，解决一个实际的科学问题。

比如说，在化学领域，量子计算机可以模拟复杂的化学反应，帮助我们设计出更有效的催化剂和新材料；在药物研发领域，量子计算机可以模拟药物与蛋白质的相互作用，帮助我们更快地找到治疗疾病的药物；在材料科学领域，量子计算机可以模拟材料的微观结构，帮助我们设计出更坚固、更轻便的新型材料。

这些专用量子模拟器就像是量子计算机的“特种部队”，拥有着针对特定问题的强大能力。它们的出现，将推动科学研究的重大突破，并带来许多难以想象的创新应用。

在这一阶段，我国量子计算研究取得重大进展。中国科学技术大学潘建伟院士团队近日成功构建了求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器“天元”，以超越经典计算机的模拟能力首次验证了该体系中的反铁磁相变。相关研究成果于7月10日在线发表在国际学术期刊《自然》杂志上。

第三阶段：

终极目标，横扫千军

经过了前两个阶段的积累，量子计算机终于迎来了终极目标：通用容错量子计算机。这个“终极战士”将拥有无穷无尽的计算能力，能够解决目前任何可以被计算机解决的问题，并且不受环境噪声等因素的影响。

如果拥有了这样的量子计算机，我们就能轻松地破解目前最复杂的密码，设计出完美的蛋白质结构，甚至模拟整个宇宙的运行。这将彻底改变人类的生产生活方式，开启科技发展的新篇章。

供稿单位：重庆市无线电科普体验中心

审核专家：张启义

声明：除原创内容及特别说明之外，部分图片来源网络，非商业用途，仅作为科普传播素材，版权归原作者所有，若有侵权，请联系删除。