前不久，谷歌聲稱，該公司已在糾正當(dāng)今量子計算機(jī)固有的錯誤方面取得了突破，標(biāo)志著它在克服這一革命性新計算形式的最大技術(shù)障礙方面邁出了早期，但可能具有重要意義的一步。

量子計算機(jī)是什么？它和普通計算機(jī)有什么不一樣？想要了解量子計算機(jī)，我們要先從計算機(jī)的發(fā)展簡史說起。

計算機(jī)的發(fā)展分為五個階段：

計算機(jī)世代

計算機(jī)發(fā)展各個階段的劃分。第一代從20世紀(jì)40年代中期到50年代末期，使用電子管元件，程序系統(tǒng)使用機(jī)器語言，后期出現(xiàn)匯編語言。第二代從50年代末期至60年代中期，使用晶體管，程序系統(tǒng)用高級語言、宏匯編程序，并具有管理程序和監(jiān)督程序。第三代從60年代中期開始，使用中小規(guī)模集成電路，軟件已系統(tǒng)化，使用了操作系統(tǒng)，有多種高級語言和多道程序設(shè)計等。第四代從70年代開始，使用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，出現(xiàn)了微處理機(jī)和計算機(jī)多機(jī)系統(tǒng)。第五代從80年代初開始研制，除使用超大規(guī)模集成電路外，還具有智能和邏輯推理功能，與前四代相比，設(shè)計思想和結(jié)構(gòu)截然不同。隨后計算機(jī)性能快速提高，分代的概念已模糊、淡化。

第一代計算機(jī)

采用電子管作基礎(chǔ)元件的電子計算機(jī)。輸入輸出設(shè)備主要是用穿孔卡片，用戶使用不方便；系統(tǒng)軟件原始，用戶必須掌握類似于二進(jìn)制機(jī)器語言進(jìn)行編程的方法。以埃尼阿克計算機(jī)為代表。使用汞延遲線作存儲設(shè)備，后逐漸過渡到用磁芯存儲器。

第二代計算機(jī)

采用晶體管制造的電子計算機(jī)。軟件使用面向過程的程序設(shè)計語言，如FORTRAN、ALGOL等。特點有：（1）采用晶體管，尺寸小，質(zhì)量輕，壽命長，效率高，發(fā)熱少，功耗低。（2）計算機(jī)語言仍然是“面向機(jī)器”的語言，處于機(jī)器語言向更高級語言進(jìn)化的中間階段。

第三代計算機(jī)

以中小規(guī)模集成電路來構(gòu)成主要功能部件的計算機(jī)。主存儲器采用半導(dǎo)體存儲器，大量采用磁芯做內(nèi)存儲器，容量擴(kuò)大到幾十萬字節(jié)。外存儲器采用磁盤、磁帶等；體積縮小，功耗降低，運算速度提高到每秒幾十萬次至幾百萬次基本運算。計算機(jī)語言進(jìn)入了“面向人類”的語言階段。在軟件方面，出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，程序設(shè)計語言出現(xiàn)“高級語言”，允許用英文寫解題的計算程序，程序中所使用的運算符號和運算式類似日常用的數(shù)學(xué)式。

第四代計算機(jī)

采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為主要電子器件的計算機(jī)。重要標(biāo)志是以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)發(fā)展起來的微處理器和微型計算機(jī)的出現(xiàn)。

第五代計算機(jī)

信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結(jié)合在一起的智能計算機(jī)系統(tǒng)。能進(jìn)行數(shù)值計算或處理一般的信息，主要能面向知識處理，具有形式化推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋的能力，能夠幫助人們進(jìn)行判斷、決策、開拓未知領(lǐng)域和獲得新的知識。人機(jī)之間可以直接通過自然語言（聲音、文字）或圖形圖像交換信息。

適合個人或家庭使用的計算機(jī)被稱為個人計算機(jī)。

個人計算機(jī)

亦稱“PC機(jī)”。PC是英語personal computer的縮寫。適合個人或家庭使用的微型計算機(jī)。體積小，自重輕，對環(huán)境條件要求不高，維護(hù)方便，價格便宜，便于搬動。包括桌面計算機(jī)（即臺式計算機(jī)）、筆記本計算機(jī)和平板電腦等。

然而，隨著工作中數(shù)據(jù)處理需求的不斷增加，高性能的個人計算機(jī)也很難以滿足復(fù)雜的計算需求。于是，人們開始將高達(dá)數(shù)百萬的CPU互聯(lián)起來協(xié)同工作，從而建造能夠計算大型復(fù)雜課題的超級計算機(jī)。

超級計算機(jī)

亦稱“巨型計算機(jī)”。由數(shù)百、數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成，能計算普通計算機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計算機(jī)。常用于核物理研究、航天航空飛行器設(shè)計、國民經(jīng)濟(jì)預(yù)測和決策、中長期天氣預(yù)報等方面，是強(qiáng)有力的模擬仿真和計算工具。對國家安全、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有舉足輕重的意義。中國著名的超級計算機(jī)有“天河”系列、“銀河”系列等。

但是，超高的占地面積、高額的研發(fā)和維護(hù)費用以及復(fù)雜的散熱系統(tǒng)制約了超級計算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。為了在更小的體積和更低的功耗下進(jìn)行更快速的運算，人們提出了量子計算機(jī)的概念。

量子計算機(jī)

一種基于量子理論的計算機(jī)。其概念于1981年提出。計算過程由量子算法決定，運用粒子的量子力學(xué)狀態(tài)，如光子的極化狀態(tài)和原子的自旋等來表示“0”和“1”，稱“量子比特”。量子計算的本質(zhì)特征為量子疊加性和量子相干性。在量子效應(yīng)的作用下，量子比特可同時處于“0”和“1”兩種相反的狀態(tài)（量子疊加），使量子計算機(jī)可同時進(jìn)行大量運算，比傳統(tǒng)計算機(jī)快得多。不少學(xué)者正致力于利用各種量子系統(tǒng)來研發(fā)量子計算機(jī)。

通過不同的量子系統(tǒng)，學(xué)者們研發(fā)了各類量子計算機(jī)，包括離子阱量子計算機(jī)、光量子計算機(jī)和超導(dǎo)量子計算機(jī)等。

離子阱量子計算機(jī)

用離子作為量子比特進(jìn)行量子計算的裝置。在硬件層面上，離子鏈?zhǔn)艿剿臉O射頻電場（一組靜電場，一組時變電場）的作用，會在特定維度上被囚禁起來，此時離子有電子內(nèi)態(tài)與量子化的簡諧運動兩個獨立的自由度可供操控，也可以通過激光耦合這兩種自由度。如何實現(xiàn)更大規(guī)?？蓴U(kuò)展的離子阱體系，并保持其在小體系中展示出的高保真操控，是該體系走向通用量子計算機(jī)亟待解決的技術(shù)問題。

光量子計算機(jī)

利用光子作為量子比特的載體，通過集成光路實現(xiàn)量子計算的裝置。主要由高純度的單光子源、超低損耗的單光子線路及單光子探測器組成。利用光子之間相互作用弱、退相干時間長且易于操控等特點，在許多專用計算問題（如玻色采樣、各種量子算法等）上已經(jīng)超過經(jīng)典計算機(jī)的計算速度。

超導(dǎo)量子計算機(jī)

使用超導(dǎo)量子比特進(jìn)行量子計算的裝置。由稀釋制冷機(jī)、微波電子器件、電路控制模塊、量子比特處理器及后臺處理系統(tǒng)五部分組成。超導(dǎo)量子比特以約瑟夫森結(jié)作為量子比特的核心，由兩塊超導(dǎo)體通過納米尺度的絕緣層相連接構(gòu)成。為減少量子比特的退相干效應(yīng)，超導(dǎo)量子計算機(jī)要求工作在超低溫環(huán)境。發(fā)展迅速，具有較高的量子邏輯門保真度和大規(guī)模可調(diào)控的量子比特數(shù)目，其器件可以結(jié)合現(xiàn)有的半導(dǎo)體微加工工藝，是實現(xiàn)量子計算機(jī)較有潛力的平臺之一。

繼加拿大和美國分別在2011年和2019年交付量子計算機(jī)后，中國在2021年成為世界上第三個具備量子計算機(jī)整機(jī)交付能力的國家。2018年，本源量子牽頭成立國內(nèi)首個量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，與上下游行業(yè)伙伴構(gòu)建量子計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。近日，本源量子表示，已交付一臺24比特超導(dǎo)量子計算機(jī)。而如今，我國最新量子計算機(jī)“悟空”即將面世，生產(chǎn)線正在緊鑼密鼓生產(chǎn)量子芯片。

黨的二十大報告提出，以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)。面對復(fù)雜嚴(yán)峻的國際形勢和繁重的國內(nèi)改革發(fā)展穩(wěn)定任務(wù)，只有堅定不移走中國特色自主創(chuàng)新道路，把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能把創(chuàng)新和發(fā)展的主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。