中国量子计算研究获重大突破 量子计算机资金投入情况分析

中国量子计算研究获重大突破

目前，中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队，于近日在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展，使得中国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。超导量子计算研究团队构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解，比目前最快的超级计算机还要快一千万倍，计算复杂度是谷歌超导量子计算原型机“悬铃木”的一百万倍。与此同时，光量子计算研究团队构建113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍。

量子计算机资金投入情况分析

中央和省级量子计算机资金已经投入超 15 亿美元，中国科学技术大学已经成为世界上主要的量子研究中心。迄今为止，中国拥有全球最大的已部署 QKD 网络，并在先进空间量子计算机通信技术方面继续保持世界领先地位。“墨子号”卫星和九章量子处理器是该计划成功的标志。

中国计划支出的 10 亿美元来自中央，5 亿美元来自地方。据官方媒体报道，到 2022 年，量子计算机投资将达到近 150 亿美元(1000 亿元人民币)。目前，正在建立量子计算机信息科学国家实验室(NLQIS)的网络。

量子计算机行业现状分析

中国量子计算机已经实现了量子计算机性能超过谷歌 53 比特量子计算机的 100 万倍。量子力学通过百余年的量子计算机发展，量子计算机能解决传统计算机无法解决的复杂难题，比如，量子计算机的计算能力随着可操纵的量子比特数呈指数增长。量子计算机利用万亿次经典计算机分解300位的大数需要15万年，量子计算机而利用万亿次量子计算机只需1秒。

在2019年，Google创建了Sycamore，一颗包含53个量子比特的量子处理器，并使用量子计算机来运行一项任务。据估计，这项任务需要一台最先进的经典超级计算机约1万年才能完成，但Sycamore在200秒内完成了这项任务。

量子计算机是由传输信息的连线和处理信息的比特门的排列所形成的。量子比特门即逻辑门，实际上是通过一些么正变换，来实现对含有信息的量子比特从一个状态变换到另一个状态。量子计算机也就是说量子比特门，就是量子力学中的么正算符。量子计算机正算符作用到量子态上，使量子计算机态按照要求进行演化。

在2020年初，量子计算机演示只需消耗世界上最大的超级计算机大约万分之一的能量，性能却超过了它们的1,000倍甚至更多，但是演示的应用看起来更像量子计算机自测。如果量子计算机注定要成功，那么它们将通过提高相关性和通用性来实现，因为计算优势已经显现。

随着传统计算模式的增长正在趋近瓶颈，量子计算机需要找到一个新的计算模式，来解决传统计算无法解决的问题。这个新的计算模式，就是量子计算。由于量子计算的特性，“在不久的将来，量子计算机可以改变世界”已经成为了共识。

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