路还很长应如何客观评价中国量子计算原型机

5月 日，中国两台量子计算原型机问世，这两台原型机由中科大、中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中科院物理所等单位或公司联合研制。虽然有媒体对该技术成果冠以“解读中国量子计算机，比神威·太湖之光还厉害？”这类的标题进行报道。但就以技术成果的目标而言，距离制造真正通用的标准量子计算机还有很长的路要走，本次发布的两台原型机，仅仅是中国量子计算研发中迈出的一小步。

潘建伟教授在5月 日发布会

两台量子计算机性能究竟怎么样

首先来看光量子计算原型机。据中科院院士潘建伟介绍，研究团队在2016年首次实现十光子纠缠操纵的基础上，构建出光量子计算原型机，该原型机的“玻色取样”速度比业界快了2.4万倍。通过和经典算法比较发现，这台光量子计算原型机比人类首台电子管计算机(ENIAC)和首台晶体管计算机(TRADIC)运行速度提高10至100倍。

从潘建伟院士的表述中可以发现，这台光量子计算原型机是基于线性光学，把量子点当做单光子源来使用，而且可以实现十光子纠缠操纵。这个成绩已经超过了美国保持的9个量子比特操纵记录。

从公布的结构图上看，图片右下角的是量子点单光子源，被包裹在在一个液氦温度的容器里，也就是图片右侧的那个立方体和圆柱体结合成的“大罐子”。最右侧的那个小柱子就是放大的一个量子点系统的样子，是在一个半导体柱子状的微腔中间生长一个铟稼砷量子点。发射出来的单光子被收集后，通过单光子开关输入到计算光路中，然后计算结果通过探测器的计数，再通过信号处理后就可以得到了。

玻色取样解释起来比较复杂，这个过程可以理解为一个泊松抽样的量子模拟，研制量子计算机的科学家之所以对这个问题有兴趣，因为这是一个#P-Hard问题，比NP-Hard问题要困难得多，而NP-Hard问题又是NP问题里面最难的一种，NP问题是指还未被证明是否存在多项式算法能够解决的问题，可见玻色取样对经典计算机有多棘手。

单光子操作

从用途上看，这台光量子计算原型机肯定是专用机，而非通用机——只能用来做玻色取样。而且这台光量子计算原型机在“玻色取样”方面运行速度比国际同行快了2.4万倍，与人类首台电子管计算机(ENIAC)和首台晶体管计算机(TRADIC)相比，运行速度提高10至100倍。

在肯定这台光量子计算原型机在“玻色取样”方面运行速度比国际同行快了2.4万倍的同时，也需要清醒认识到，这台光量子计算原型机对标的是人类首台电子管计算机(ENIAC)和首台晶体管计算机(TRADIC)，比这两台机器运行速度提高10至100倍。其性能还是比较有限的，一些媒体拿神威·太湖之光来做参照，这种做法其实不太妥当。

十超导量子比特的纠缠态

基于超导量子处理器的线性方程解法演示

再来看另外一台低温超导系统的原型机。这台量子计算原型机也实现了10个量子比特，而且和光量子计算原型机一样，也是专用机——只能用来做线性方程组求解。虽然没有这台低温超导系统的原型机的其他介绍，但应该也是类似于ENIAC和TRADIC的存在——性能和通用性一般，但却是国内在该领域迈出的一小步，因而颇具意义。

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