作为世界科技前沿重大挑战之一，量子计算机有何厉害之处？

近日，中国科学技术大学潘建伟院士团队成功研制了目前国际上超导量子比特数量最多的量子计算原型机“祖冲之号”，操纵的超导量子比特达到62个，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。

事实上，我国量子计算机已经实现算力全球领先。在2017年，世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国上海诞生；在2020年，中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒；如今已经发展到62比特量子计算原型机“祖冲之号”。

那么，量子计算机到底有多厉害？

虽然量子计算机体积大、携带不方便，但是它在求解某类特定问题上具有巨大的优势。一直以来，经典计算机的运行主要依赖非“0”即“1”的比特信息（即二进制），而量子计算机运行依赖的却是“量子比特”。那么，从“二进制”到“量子比特”，计算机到底有怎样的进步？

早期经典的计算机只能用“0”和“1”来记录所有的信息状态，每一步只能进行2的1次方，即2次运算；而量子计算机是用量子状态来描述信息，它拥有更快速的运算方式。比如2个量子态（也可以称作“2个比特”）的量子计算机，每一步可进行2的2次方，即4次运算，3个量子态的量子计算机，每一步可以对信息进行2的3次方，即8次运算。

量子计算机未来有什么样的实际用途？

当前，量子计算机作为世界科技前沿重大挑战之一，已成为各国角逐的焦点。量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供相比传统计算机指数级别的加速。

专家：中国科学院计算机研究所工程师敖琪