超导量子计算机：开启未来计算新时代

文章来源：科普中国-科普话强国

量子计算机是一种基于量子力学原理进行计算的新型计算机，它利用量子比特来存储和处理信息，具有强大的并行计算能力和独特的计算特性。超导量子计算机属于量子计算机的一种，但运算速度更快，它以超导量子比特作为计算基本单元。 量子比特可以处于叠加态和纠缠态，这是量子计算的核心概念，也是量子计算机的工作原理。叠加态意味着量子比特可以同时处于多个状态，这种特性使得量子计算机可以同时处理多个信息，从而大大提高计算效率。纠缠态则是指多个量子比特之间存在一种特殊的关联，对其中一个量子比特的操作会瞬间影响到其他与之纠缠的量子比特，这种非局域性的关联为量子计算提供了强大的并行计算能力。 “本源悟空”搭载了多个中国首个量子计算技术系统，它搭载的72位超导量子芯片“悟空芯”是其核心技术之一。该芯片在中国首条量子芯片生产线上制造，共有198个量子比特，其中包含72个工作量子比特和126个耦合器量子比特。 新机器匹配了本源第三代量子计算测控系统“本源天机”，实现了国内首次量子芯片的批量自动化测试，使量子计算机整机运行效率提升数十倍。 除了芯片和硬件，“本源悟空”还搭载了我国首个量子计算机操作系统——本源司南3.0版本。作为管理量子计算机软硬件的“大管家”，它不但能够支持量超协同计算，还可高效调度量子计算资源，大幅提升量子计算机整机运行效率。 “本源悟空”的硬件、芯片、操作系统及应用软件均实现自主可控，国产化率超过80%，这标志着我国超导量子计算机产业链基本成型。 目前，“本源悟空”已与多个国家级超算中心以及金融、通信、电力、航空、航天等部门和单位展开合作，助力我国向着制造强国迈进。例如，金融机构可以利用量子计算，快速处理大量的金融数据，在制定投资策略等方面，提高分析的准确性和效率。量子计算还可以用于航空航天工程中的设计优化、飞行模拟等方面。如优化飞机的结构设计，提高飞行性能和安全性，模拟宇宙环境，为航天任务的规划和执行提供支持。这些行业的积极参与，为中国量子计算机的制造应用提供了更为优渥的科研土壤。上线后短短3个月内，“本源悟空”吸引了全球117个国家共计511万人次的远程访问，完成了约16.9万个全球量子计算任务，提高了国际影响力。 但量子计算技术仍面临着诸多问题，如量子比特的稳定性、量子纠错技术、量子算法的优化等。在信息时代，超导量子计算机作为一种具有巨大潜力的新型计算技术，正处于快速发展的阶段。我国将加速量子计算的原理验证、技术转化和应用开发，向着实现大规模可编程通用量子计算机的目标稳步迈进。 审核：新华网科普事业部