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從圖靈的原始設想到現(xiàn)代的微型芯片，從最初的巨型大腦到掌中的智能手機，計算機的進化史，就是人類智慧的飛躍史。
準備好了嗎？快按下回車，一起進入這個由0和1編織的數字世界。
01 從何說起 起源竟來自于這兒
在歷史的長河中，數學界的魔術師阿蘭·圖靈，以他的天才創(chuàng)意，為我們帶來了一臺機器——圖靈機。這臺機器不僅改寫了戰(zhàn)爭的走向，更悄然改變了社會的走向。
圖靈，原本在倫敦富裕家庭長大，14歲那年，他踏入了美國謝伯恩公學的大門，開始科研之路。歷史的車輪滾滾向前，第二次世界大戰(zhàn)的硝煙，無情地打斷了他的學術夢。當時，為了取得戰(zhàn)爭的勝利，德國升級了密碼設備，開始啟用英格爾碼密碼機——又稱為“啞謎機”或“謎式密碼機”，可見其破譯難度之大。
由于德國密碼設備的嚴密，面對重要軍情，英國情報機構只能監(jiān)聽到一些茫然不解的信息。美國和法國，也相繼遇到類似的情形。各國逐漸認識到事態(tài)的嚴重性，開始重視英格爾碼的破解工作。
1939年秋，圖靈臨危受命，負責破譯英格爾碼密碼機?！凹偃绨堰@些技術放在一起，可以建造什么？”這個問題的答案，在當時的別人看來，簡直是“天方夜譚”。
“我們可以建造一臺計算機！”在歷經無數個日日夜夜，圖靈和他的團隊成員專門設計、建造了一臺機器，破解德軍的英格爾碼密碼，也就是世界上的第一臺軍用計算機——圖靈機。
后來，圖靈機在軍事中得到廣泛應用。
1941年，英國情報機關利用圖靈機準確破譯了德軍的一份密電，輕而易舉地得到了世界上最厲害的一艘巨型裝甲戰(zhàn)列艦——“俾斯麥”號的行軍路線，造成德軍如此巨大的損失，圖靈機功不可沒。
02 如何而生 生根發(fā)芽能有多快
自從圖靈機在人類智慧的海洋中激起漣漪，計算機的發(fā)展便開始了一段波瀾壯闊的旅程。這股技術浪潮不僅推動了計算機技術的飛速發(fā)展，也為我們帶來了前所未有的計算能力。隨著時間的推移，傳統(tǒng)的計算方法逐漸接近其物理極限，而量子計算的出現(xiàn)，預示著計算能力的又一次飛躍。
今天，從量子計算到量子計算機的發(fā)展也僅是剛過了起步階段。為了實現(xiàn)在特定問題上的計算能力遠超傳統(tǒng)超級計算機的目標，科學家們認識到至少需要約50個量子比特的精準操控，這是一個極具挑戰(zhàn)性的目標。
目前，全球僅有4臺量子計算機宣布實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”，這是一個重要的里程碑，意味著這些計算機在某些特定任務上的表現(xiàn)超越了最強大的傳統(tǒng)計算機。值得驕傲的是，我國的光量子計算機“九章”和超導量子計算機“祖沖之二號”占據了其中的兩席。
九章，源于古代數學專著《九章算術》。這本書成于公元一世紀左右，總結了戰(zhàn)國、秦、漢時期的數學成就，歷來被尊為算經之首。為了紀念這本書，我們以它的名字命名了“九章”量子計算機。
2020年，“九章”光量子計算原型機求解了最高達76光子的高斯玻色采樣問題，求解速度超越經典超級計算機，在國際上首次實現(xiàn)基于光學體系的量子計算優(yōu)越性，使得中國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
高斯玻色采樣問題聽起來可能有點復雜，但讓我們試著用一個簡單的例子來理解它。
假如你在一個巨大的圖書館，需要找到幾本特定的書。在傳統(tǒng)計算機的幫助下，可能需要一本一本查找，非常耗時。
但有了量子計算機，它可以同時檢查整個圖書館的每本書，迅速找到你所需要的。高斯玻色采樣越高，它從大量可能性中篩選出正確的量子態(tài)組合的速度也越快。
以上是對“九章”光量子計算原型機的簡單了解，“祖沖之號”超導量子計算原型機地位同樣重要。
“祖沖之號”源于古代數學家祖沖之，他以超凡的才能，將圓周率的計算推向了一個新的高度。
2021年，我們以他的名字命名了一款超導量子計算原型機——“祖沖之號”。這臺量子計算機，擁有62個超導量子比特，是當時國際上超導量子比特數目最多的可編程超導量子計算原型機，解決一個又一個復雜的計算問題。
2021年，我們又迎來了“祖沖之二號”，它的量子比特數達到了66比特。
打個比方，量子比特數達到66比特，就像是我們的量子計算機擁有了一個巨大的并行處理能力，它們可以同時以多種不同的狀態(tài)存在。這意味著它可以一次性處理海量的信息，比傳統(tǒng)計算機的效率要高出許多。
“九章”和超導量子計算機“祖沖之二號”的誕生，讓中國成為全球唯一在超導量子和光量子兩種物理體系上都實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的國家，這是多么令人驕傲的成就！
03 量子計算 迎來發(fā)展新突破
基于量子計算的潛力和優(yōu)勢，2023年，在中國科學院量子創(chuàng)新院指導下，中電信量子集團研發(fā)了“天衍”量子計算云平臺。
該平臺實現(xiàn)了“天翼云”超算算力和 176 量子比特超導量子計算能力的融合，是全球首個接入已實現(xiàn)量子優(yōu)越性的超導量子計算機（祖沖之二號系列）的量子計算云平臺，并已免費開放全球訪問。
“天衍”量子計算云平臺具有“量子優(yōu)越”、“自主可控”、“算力顛覆”、“生態(tài)融合”四大核心優(yōu)勢，支持超算及量子計算任務的云上混合調度，可以推動量子計算在量子化學研究、新藥新材料開發(fā)、能源氣象模擬、人工智能等場景的應用。
最近，這個平臺又有了新動作——計劃接入基于“驍鴻”芯片研發(fā)的量子計算整機。500+比特量子計算機的云端接入，可以高效承載各領域用戶對有實用價值的問題和算法開展研究，加速量子計算在實際場景中的應用，引領量子計算生態(tài)的快速發(fā)展。
可以說，時至今日，我國的量子計算已經實現(xiàn)了從跟跑、并跑到部分領跑的歷史飛躍。那么，量子計算的未來如何發(fā)展？
中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉回答了這個問題。
“近期3-5年里，我們希望在解決某些特定物理問題或者化學材料問題中，找到一兩個應用的范例。這些問題無法通過超級計算機解決，必須通過專用的量子計算機或者量子模擬機解決。在不久的將來，量子計算會有比較好的進展。”
量子計算的未來充滿無限可能，讓我們拭目以待，一起見證這場科技革命的到來！
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