量子计算横空出世,中国科技界该如何应对?
英国牛津大学衍生公司Oxford Ionics爆出惊天猛料,声称已经研制出世界上性能最强的量子芯片。这消息一出,整个科技界都沸腾了。作为一个长期关注中国科技发展的老兵,我不禁要问:这对我们意味着什么?我们又该如何应对?
先别急,让我们好好捋一捋这事儿。
Oxford Ionics说他们这个量子芯片不得了,能在普通半导体工厂大规模生产,而且3年内就能搞出全球第一台256量子比特的实用量子计算机。听起来是不是很厉害?但关键在哪儿呢?就在于这256个量子比特不需要纠错。
说到这儿,可能有朋友要问了:纠错是什么玩意儿?为什么这么重要?容我细细道来。
量子比特,说白了就是量子计算机的"零件"。但这个"零件"可娇贵了,稍微受点外界干扰就会出错。所以科学家们想出了个办法,用很多个量子比特组合在一起,形成一个逻辑量子比特,这样就能互相纠错。按照以前的说法,大约需要400个物理量子比特才能组成一个逻辑量子比特。
去年12月,IBM和哈佛都宣布了重大突破。IBM搞出了1121个量子比特的芯片,通过高级纠错算法,相当于11个逻辑量子比特。哈佛更厉害,用280个物理量子比特就搞出了48个逻辑量子比特。当时大家都觉得了不起,但跟Oxford Ionics这次的宣称比起来,简直就是小巫见大巫。
Oxford Ionics说他们的256个量子比特不需要纠错,也就是说,256个物理量子比特就等于256个逻辑量子比特。这意味着什么?意味着他们的量子计算机可能比现有的强大几百倍甚至几千倍。
有人可能会问:这跟我们有什么关系?大不了等他们造出来,我们买来用不就得了?
我可要提醒大家,量子计算机可不是普通的电脑。它的潜力太大了,大到可能改变整个世界格局的地步。比如说,它能模拟复杂的分子结构,这对新药研发、新材料开发都有巨大影响。再比如,它能优化金融交易策略,这可能颠覆整个金融业。更别提它在密码破解方面的能力了,这关系到国家安全啊!
所以,我们绝不能掉以轻心。那么,Oxford Ionics是怎么做到的呢?
他们的秘诀在于使用电子代替激光来控制量子比特。他们用的是离子阱量子比特,就是把带电原子悬浮在电磁场中。这种量子比特稳定性高,保真度好,而且可以扩展。但以前都是用激光来控制的,需要很复杂的设备,而且误差会不断累积。
Oxford Ionics想出了用电子来控制量子比特的方法,还把所有东西都集成到一个硅片上。这样一来,就可以用普通的半导体工厂来生产了。他们说,单个量子比特操作的保真度达到了99.9992%,两个量子比特之间的操作保真度也达到了99.97%。这些数字听起来可能不算什么,但在量子计算领域,已经是惊人的成就了。
那么,面对这样的局面,我们中国该怎么办?
第一,我们必须加大对量子计算的投入。虽然我们在超导量子计算机方面已经取得了不少成果,但在离子阱量子计算机领域,我们还有很长的路要走。我们需要更多的资金支持,更多的人才培养,更多的基础研究。
第二,我们要加强产学研合作。Oxford Ionics之所以能取得这样的突破,很大程度上是因为他们把大学的研究成果很好地转化成了商业应用。我们也应该鼓励更多的大学科研人员创办公司,把科研成果转化为现实生产力。
第三,我们要重视人才培养。量子计算是一个高度跨学科的领域,需要物理学、计算机科学、材料科学等多个领域的专家通力合作。我们要在教育体系中加强这些学科的交叉培养,为未来的量子计算人才储备做好准备。
第四,我们要加强国际合作。虽然在某些领域我们可能面临限制,但在基础研究方面,国际合作仍然是非常重要的。我们应该积极参与国际学术交流,吸收全球最新的研究成果。
第五,我们要未雨绸缪,做好量子计算时代的准备。比如说,我们现在使用的很多加密系统,在量子计算机面前可能不堪一击。我们需要尽快研发和部署量子安全的加密系统,保护我们的国家安全和商业秘密。
最后,我想说的是,虽然Oxford Ionics的突破令人振奋,但我们也不必过度惊慌。量子计算机的发展还有很长的路要走,而且不同的技术路线各有优劣。我们中国在超导量子计算机领域已经取得了很大的进展,这条技术路线也有它独特的优势。
关键是,我们要保持清醒的头脑,既要认识到差距,又要有信心。我相信,只要我们坚持自主创新,加大投入,培养人才,中国在量子计算领域一定能够赶上并超越世界先进水平。
这场量子计算的竞赛,才刚刚开始。让我们拭目以待,看看3年后,当Oxford Ionics号称要推出他们的256量子比特计算机时,我们中国又会在哪里。我敢打赌,到那时候,我们一定会给世界一个大大的惊喜!
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