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量子纠缠可用来构建量子计算机的量子门，还可实现量子存储，用来存储量子算法的输入和输出。此外，量子纠缠也可用来实现量子传输，即在量子计算机的不同部分之间传输量子信息。
钻木取火到i9处理器的差别？量子计算机发展面临这些挑战
量子计算机的性能，取决于其内置的量子比特数量，具体的性能指标则是“量子体积”。在电影设定上，《流浪地球2》中的量子计算机550W的量子体积为8192，量子比特达到8000以上。
那么，现实中的量子计算机性能如何？
公开资料显示，目前性能领先的IBM量子计算机，其量子体积为128，量子比特则为433。
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随着量子比特的增加，研发难度同时飙升。理想的量子计算机与现实领先的量子计算机之间，在量子体积上相差64倍，而在量子比特方面相差近20倍。正如网友曾作的一个比喻：现阶段的量子计算机与电影中MOSS之间的差距，约等同于钻木取火到i9处理器的差别。
有专家认为，稳定性或是量子计算机当前面临的最大挑战。量子计算机的运行依赖于量子比特，而量子比特的稳定性是非常脆弱的，很容易受外界环境的影响而发生变化，这就导致量子计算机的运行结果不可预测。要想让量子计算机发挥出最大的作用，就必须解决量子稳定性的问题。
由此，可引出现今量子计算机发展面临的一大“门槛”——对绝对低温的依赖。量子纠缠极易受电磁辐射、温度、机械振动的影响，随着量子比特数的增加，上述影响会愈发强烈。为了最大限度降低量子计算当中的噪音，目前普遍采取在0开尔文（-273.15℃）的条件下运行量子计算机的方案。而这一方面会导致量子计算机的成本增加，也降低了其大规模商业化应用的可能。
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同时，由于量子计算机要计算海量数据，量子计算机外也要有不亚于大型数据库机房的存储系统来储存要计算的数据。想要实现像电影中集成为一个小手提箱的程度不仅对量子计算提出极高要求，对相应的存储技术也要求极高。
此外，目前量子计算机的编程语言和编程模型仍处于发展初期，缺乏统一的编程模型和编程语言，使得量子计算机的应用受到限制。且量子计算机的算法研究刚刚起步，仍然缺乏有效的量子算法。
据了解，学术界将量子计算发展分为“实现量子计算优越性”“实现专用的量子模拟机”“构建可编程通用量子计算机”三个阶段。目前，全球量子计算机研发已实现第一阶段目标，达到第二阶段目标是当前主要的研究任务。距离实现550W所展示的应用，至少还需10至15年的时间。
建造实用量子计算机竞争激烈！全球量子计算技术发展“百花齐放”
量子计算这一概念，在上世纪80年代就已经被提出。550系列设定未免有些科幻，但是这符合人类对量子计算机的期待——开启下一个算力时代。
在2012年的时候，美国加州理工学院的物理学家约翰·普雷斯基尔就提出了一个名词quantum supremacy（量子霸权或量子优势）。它其实就证明了量子计算机是可以全面碾压经典计算机，实现一些经典计算机所完全无法实现的复杂计算任务的概念。
随着这一概念的提出，世界各国对量子计算机的研究与布局明显加速。目前，有超过20个国家提出了量子计算的支持政策，全球约有超过250家公司明确发展了量子计算项目。量子计算或已成为全球科技竞争的下一个热点。
英国《自然》网站在2月6日的一篇报道中提到，建造实用量子计算机的竞赛正迈入新阶段。目前量子计算技术路线已呈现“百花齐放”态势，超导、离子阱、中性原子等“百花齐放”。
在各国的量子计算机计划中，上千比特的量子计算机预计在2023至2025年之间推向市场。据外媒消息，IBM在量子计算软件发展路线图中显示，将于2023年推出数千量子比特、能稳定运行并抗噪声的量子处理器，这标志着量子计算机即将实现商业化。谷歌也表示，在2030年之前，将建造可以容纳100万个量子比特的量子计算机。
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近年来，中国量子计算也经历了高速发展。量子计算机“九章”、“祖冲之号”先后问世。
据《科技日报》报道，位于中国合肥的本源量子已研发出多台中国量子计算机，并成功向客户交付一台量子计算机。该量子计算机的成功交付，使中国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。
此外，《光明日报》3月15日的报道显示，中国科学家通过发展高保真度集成光子学量子态调控、高计数率超导单光子探测等关键技术，在国际上实现百兆比特率的实时量子密钥分发，实验结果将此前的成码率纪录提升一个数量级。
审核：张宁策划：李政葳撰文：孔繁鑫编辑：穆子叶、李飞
参考|光明日报、科技日报、参考消息、央视网、36氪、电脑爱好者、格致论道讲坛
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来源： 世界互联网大会
