何為量子

量子是什么？是個(gè)科學(xué)問(wèn)題，也是個(gè)玄學(xué)問(wèn)題。在當(dāng)今信息發(fā)達(dá)的時(shí)代，很多人對(duì)于量子的概念，會(huì)是“遇事不決，量子力學(xué)”的玩梗一笑了之，或是微觀尺度物理學(xué)的科學(xué)概念，或是量子計(jì)算寫(xiě)入二十大的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。眾說(shuō)紛紜，不一而論。

開(kāi)宗明義，量子是個(gè)物理學(xué)的概念，意思是最小化、不可再分的基本單位，最小單位即是量子；不可再分的概念稱(chēng)之為量子化?？梢杂糜诿枋鑫⒂^物理世界中的粒子特性，例如原子，電子。“量子”來(lái)自于拉丁語(yǔ)quantum，意譯是“一定數(shù)量的物質(zhì)”，由德國(guó)物理學(xué)家普朗克于1900年提出，用于解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

不可再分的物理量-量子，主要體現(xiàn)在微觀世界中，描述其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及運(yùn)行理論的學(xué)科稱(chēng)之為量子力學(xué)。與人們?nèi)粘Ｖ庇^感受到的、以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)構(gòu)建的宏觀、低速的經(jīng)典力學(xué)不同，量子力學(xué)有著奇妙之處。疊加、糾纏、測(cè)量，是量子力學(xué)的三大核心概念。

從提出“量子概念”到發(fā)展成量子力學(xué)的系統(tǒng)學(xué)科，先哲在20世紀(jì)苦苦探索，普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、海森堡、薛定諤、狄拉克、玻恩等大科學(xué)家均做出杰出貢獻(xiàn)，物理學(xué)的大夏緩緩構(gòu)建，真是人類(lèi)群星閃耀時(shí)?。∵M(jìn)入21世紀(jì)，量子力學(xué)與計(jì)算科學(xué)孕育出來(lái)的新產(chǎn)物-量子計(jì)算，悄然來(lái)臨。

量子計(jì)算是新型計(jì)算范式，使用量子力學(xué)的規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算。簡(jiǎn)言之，操縱量子比特用于計(jì)算機(jī)。當(dāng)前，人們使用手機(jī)、電腦、其他媒介刷到本文章，其軟件底層都是0和1數(shù)據(jù)流，對(duì)應(yīng)的硬件控制就是高低電平；而量子計(jì)算操控的是量子比特，具備量子態(tài)特性的微觀粒子。由于量子特性-疊加態(tài)的存在，量子比特qubits會(huì)是50%概率是0，50%概率是1，其存儲(chǔ)信息、計(jì)算數(shù)據(jù)相對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)會(huì)是指數(shù)級(jí)別的提升。

量子計(jì)算廣泛應(yīng)用

量子計(jì)算的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在密碼解析、交通運(yùn)輸問(wèn)題（組合優(yōu)化數(shù)學(xué)問(wèn)題），材料化工、生物醫(yī)學(xué)（化學(xué)分子能量模擬計(jì)算），人工智能（量子-機(jī)器學(xué)習(xí)），新型半導(dǎo)體（量子芯片）等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

具體而言，華為構(gòu)建中國(guó)領(lǐng)先的高性能量子計(jì)算框架MindQuantum，代碼開(kāi)源，同步提供云服務(wù)，開(kāi)放給公眾搶先體驗(yàn)量子計(jì)算。本源量子與中國(guó)移動(dòng)達(dá)成合作，在電信通訊行業(yè)落地量子算法解決方案。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 潘建偉院士等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)-“九章”。

世界視野，日本-“富士通”全球首創(chuàng)新量子計(jì)算架構(gòu)，糾錯(cuò)比特成本巨減。谷歌實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)突破，150 多位作者成果登 Nature，量子霸權(quán)的第二里程碑。NASA與微軟量子項(xiàng)目組達(dá)成合作，使用量子計(jì)算算法解決航天深空調(diào)度問(wèn)題。

量子計(jì)算世界布局

量子計(jì)算已經(jīng)成為全球主要國(guó)家和地區(qū)爭(zhēng)奪的科技頂峰，下一輪的技術(shù)革命正悄然展開(kāi)。

歐洲斥資3000億推出芯片法案，支持開(kāi)發(fā)量子芯片等系列面向未來(lái)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。美國(guó)率先研發(fā)出全球首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，第一個(gè)實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)里程碑，在量子計(jì)算、量子測(cè)量、量子通信方面全球領(lǐng)先。中國(guó)把量子信息作為“關(guān)鍵技術(shù)”寫(xiě)入《十四五數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，瞄準(zhǔn)量子信息、網(wǎng)絡(luò)通信、集成電路等戰(zhàn)略前瞻性領(lǐng)域，發(fā)揮制度優(yōu)勢(shì)，提高數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)能力。

文獻(xiàn)索引

[1] 《人人可懂的量子計(jì)算》

[2]?華為量子計(jì)算官網(wǎng)

[3]?量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)告