*本文為《半月談》2024年第10期內容
從「悟空」催生大算力、光子跳出「霍爾舞步」，到大規模量子雲算力集群、500+比特超導量子計算芯片的誕生，量子計算接連搞出「大新聞」。那麽，量子計算到底有啥不一樣？
*「穿著冰箱」的龐然大物
在哪裏才能一睹量子計算機的真容？北京西北部的北京量子信息科學研究院（簡稱「北京量子院」）量子極低溫實驗室是一個不錯的選擇。
走進實驗室，一眼就可看到插滿線纜的「龐然大物」，實驗室像是賽博世界的巨型車間。
咦，「極低溫」，為什麽我還不冷？傳說中的「絕對零度」呢？
「絕對零度」就在實驗室一臺懸空的圓筒狀「冰箱」裏。這臺巨大的「冰箱」，最核心位置的溫度僅比絕對零度高出一丁點兒（約為絕對零度以上0.01度）。其中泛著金屬光澤的鋁罐裏，豎著若幹根如俄羅斯套娃般嵌套的金色圓柱，一圈圓柱的中央是一盞長滿無數線纜的「吊燈」，牽出的線纜透過層層疊疊的金屬層，連接底座上的量子芯片。
超導量子計算芯片、扮演大冰箱角色的稀釋製冷機，再加上配套的電子學設備——好了，量子計算機的「三件套」，這就算飽了眼福了。
為啥非得用這麽高級的「冰箱」？原來，量子態非常脆弱，極低溫環境可以盡量降低熱噪聲，大「冰箱」還能為量子芯片隔離外界的電磁噪聲，只有這樣，量子計算才可能盡量精準。
北京量子院研究員、相幹（北京）科技有限公司創始人金貽榮指著其中一臺「龐然大物」說，如果是處理隨機線路取樣等特定問題，量子計算機的計算速度比最快的經典計算機要快成千上萬倍。
我想起看過的報道，世界上最快的超級計算機求解某特定數學問題約需200億年，而用「九章三號」量子計算原型機只需百萬分之一秒，比超算快一億億倍。
* 量子計算威力何來
量子計算機相當於一臺擁有超能力的超級計算機。傳統計算機信息量的最小單位是比特（BIT，也就是「二進製數」的縮寫），量子計算也借用這個概念，不過「量子比特」可不是數，而是量子態。量子比特在同一時刻可有兩種狀態相互疊加，就好像一枚硬幣在半空中不斷旋轉，讓人無法辨清正反面孰上孰下。正是這種疊加態，讓量子計算的計算能力較傳統計算有了指數級的增強。
北京量子院研製的量子計算機
無從揣摩的量子態，使得量子計算天生適於處理密碼破譯、金融分析、天氣預報等變化莫測的計算難題。以「玄」解「玄」，量子計算將帶我們探索更多的未知，將我們視為「魔法」的事物變為現實。
* 下一步，看應用生態！
經典計算機經過近80年的發展，晶體管越做越小，中間的阻隔也越來越薄，3納米芯片的阻隔僅相當於幾十個原子成列。如此下去，芯片上可能會發生量子隧穿效應，「0」和「1」的精準分別失靈，傳統計算也就觸到了「天花板」。
替代方案是什麽？算力升上去、能耗降下來的量子計算，為各方看好。不過，量子計算的應用生態，建設還剛剛起步。
「在實驗室裏造出了量子計算機，接下來的緊迫任務就是怎樣讓它在更多應用場景發揮威力。
我們的想法是，讓大算力的量子計算機聯網、上雲，不必局限於本地應用。」---
中國科學院物理研究所研究員範桁介紹由北京量子院研發的Quafu量子計算雲平臺及算力集群時這樣說。
如果說過去的量子計算機就像一款單機遊戲，量子計算雲平臺就相當於「聯機對戰」，將不同地方的量子算力整合到一起。
而今，有了新一代架構量子計算芯片、高密度測控線路、量子測控電子學系統的助力，近600個量子比特飛馳在雲端，Quafu平臺的算力增長可謂日新月異。
「眼下，量子計算『+超算』『+智算』無疑是前沿潮流，我們希望Quafu平臺能『加』出更多的奇妙可能，讓中國量子計算的應用生態欣欣向榮。」範桁期待中帶著篤定。
---[半月談/記者：張漫子*編輯：範鐘秀*責編：褚孝鵬*校對：張子晴]-原標題：《以「玄」解「玄」，量子計算》
