王炸中的王炸？英国量子计算大突破，人类或在3年内进入量子时代

2024年7月11日，英国牛津大学衍生公司Oxford Ionics曾经宣布了一项重大技术突破，因为该公司已经制造出了全世界性能最高的量子芯片。

【量子芯片】

关键是，这种量子芯片的制造不再是复杂的技术难题，能在标准半导体工厂进行大规模生产。

根据该公司的说法，他们能够在3年内建造出全球第一台实用性的256量子比特计算机。

而在早一些的4月2日，美国国家安全局也说，人类可能在3年内进入量子时代，届时量子计算技术将更加实用化。

【美国国家安全局】

那我们真的要进入量子时代了吗，量子技术实用化能带给我们人类哪些影响？

什么是量子科技

从量子这个词提出来开始，大多数人就对量子科技产生了一种高深莫测的印象，但现在的科技发展，已经逐渐在将量子科技带到大众的面前。

现在我们先来一起简单了解一下什么是量子科技，量子科技又有哪些。

【量子科技概念图】

量子科技是一个基于量子力学原理的高科技领域研究，它不仅可以用来微观世界各种奇特现象，还对我们的生活有着重大影响，我们已经在使用量子科技的有以下这几个方面：

量子加密通信。目前这项技术已经被运用于一些金融机构和政府机构，他们通过量子密钥分发技术（QKD）对通信进行加密，同时因为量子纠缠的特性，密钥也具有很强的安全性。

量子传感器。科学仪器一直有高精度的要求，否则一点误差也有可能导致结果的重大偏离，目前一些高精度的量子传感器已经被用于各种科学仪器的使用中。

【量子传感器】

诸如磁共振成像以及重力波探测器，还有未来的高精度智能导航系统都会用到量子传感器。

量子计算机。这一次英国获得重大突破的项目正是量子计算方面，量子计算机的计算能力远超于普通计算机，就算是超级计算机也不能和量子计算机相比。

因为传统的超级计算机使用比特作为信息基本单位，每个比特不是0就是1，而量子计算机能存在0和1的叠加状态，这种能力具有解决各种复杂问题的无限潜能，在药物发现和复杂系统模拟等方面也都远胜普通计算机。

【量子计算机】

量子模拟。这项技术更多被运用在化学研究中，通过对现实中其他量子系统的行为模拟，量子模拟器能够帮助化学研究解决许多复杂的反应和理解材料性质。

量子成像技术。这项技术可以提高医学成像的分辨率和灵敏度，如量子光学相干断层扫描，能为人类的健康诊断提供许多治疗的新思路。

【现在的光学相干断层扫描】

还有量子计算云服务、量子材料、量子生物技术等等等等——量子技术早已开始慢慢进入到人类的生活应用中。

英国的“大王炸”

牛津Ionics如果真的实现了他们所说的256量子比特且无需纠错的量子计算机，那这将是人类历史上的一大跨越。

我们如何理解这一壮举的含金量呢？

【中国自主研发的超级计算机——神威·太湖之光】

假如一台超级计算机能同时打开256个不同的窗口，解决256个不同的问题，那么一台量子计算机的速度就等于256台超级计算机同时工作的效果，这还只是最基本的。

至于信息存储的能力，量子计算机同样是超级计算机的指数倍。

【量子计算机】

而量子计算机存在的量子叠加、量子纠缠特性，能保证量子计算机对同一研究课题同时展开多方向探索。

就像在一个极其复杂的迷宫中，量子计算机能同时完成各个路线的探测，并得出最佳路径，而这一切操作仅在眨眼间便可完成。

在信息传递上，哪怕距离相隔很远，量子计算机也能瞬时共享信息。

无需纠错则等同于一个永远不犯错的超级大脑，其计算的准确性能达到百分之百。

【量子计算机】

如果这台无需纠错的量子计算机被研究出来，那么人类在药物研发、材料科学、人工智能、气候模拟等各方面都将会有巨大的进步。

比如普通计算机模拟青霉素分子的复杂结构，可能需要比宇宙原子（一杯水中存在的宇宙原子数大约为1023个）还要多的比特数。

而这台无需纠错的量子计算机则能使青霉素分子结构模拟成为现实，并且这一模拟活动几乎是在一瞬间完成的。

【量子计算机】

这些比喻只是简单的为大家介绍一下量子计算机的超强实力，现实是量子计算机远比文中所说的厉害。要知道。

一台量子计算机，远超地球上所有先进计算机加起来的计算能力。

如果3年后人类真的跨入量子时代，不敢想象我们的生活将迎来怎样的惊天巨变。

参考资料：

【1】美国国家安全局预测，量子计算将在3到5年内实用化·全球技术地图

【2】我们为什么需要量子计算？·科学出版社

【3】英国发布《国家量子战略》·全球技术地图

【4】比超级计算机快百万亿倍，仅是量子计算“星辰大海”的第一步·中国青年网