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回顧剛剛過去的2017年，中國超算再次500強奪冠，但美國也在追趕，今年可能會公布2套性能180P的超算。

同時，兩國在量子計算機的研制上，也都在取得突破，競爭激烈。

量子計算領域去年最大的新聞，莫過于11月12日，IBM宣布取得的重大進展。IBM成功研發出20量子位的量子計算機，并成功建成并測試全球首臺50個量子比特的量子計算原型機。就在11月，中國的超級計算機神威太湖之光和天河二號再度蟬聯TOP500前兩名。有媒體隨即對IBM的量子計算機與神威太湖之光超算進行比較，認為IBM的量子計算機可以秒殺神威太湖之光。

那么，目前的量子計算機真的能和超級計算機這樣比較嗎？為什么中美等國在這兩個領域都在加緊投入研發？

IBM 50Q 系統

中美在量子計算機研發上相互追趕

近年來，中國和美國相繼在量子計算上取得突破，而且技術突破呈現你追我趕的態勢。

目前，量子計算有諸多的研究方向，比如低溫超導系統、量子點系統、離子阱、拓撲量子計算等。在多個方向上，中國科學家都取得了不錯的成績。

早在2015年，《中國科學報》就報道過：中國科學技術大學杜江峰研究組在固態自旋體系中實現了達到容錯閾值的普適量子邏輯門，這一結果代表了目前固態自旋體系量子操控精度的世界最高水平，研究成果發表在11月25日的Nature Communications上。

中國半導體量子芯片

在2016年，中國科技大學成功研發出半導體量子芯片。該量子芯片由砷化鎵材料制造，用半導體工藝做出模擬原子能級的結構實現量子比特，邏輯比特數量為3個。相比之下，國外目前還停留在四個量子點編碼的兩個比特水平，在該領域中國已經達到國際領先水平。

由于低溫超導系統具有較好的擴展性，更適合工業化生產，因而把低溫超導系統作為主攻方向的研究者更多一些。研究的人多了，自然技術成果也就多一些。

在2012年，R. J. Schoelkopf在超導線路中實現三比特的量子糾錯編碼。之后，美國航天航空局、加州大學圣芭芭拉分校、谷歌宣布實現的9個超導量子比特的高精度操作。

在2017年，中國科學技術大學等單位聯合研制了2臺量子計算機，一臺基于低溫超導系統，這臺量子計算機有10個量子比特，一舉超越美國航天航空局、加州大學圣芭芭拉分校、谷歌實現的9個超導量子比特紀錄。另一臺基于線性光學，達到5個量子比特。隨后，中國科學院院長白春禮院士透露，中科院正在研制中國首臺量子計算機，預計在最近幾年內有望研制成功。

IBM這次研發出20個量子比特的量子計算機和50個量子比特的原型機，則展示出IBM在量子計算領域的技術積累。

IBM20和50量子比特陣列

對于IBM在量子計算方面取得的成績，專家表示：“這對國際量子計算領域應該說是一個振奮的消息，IBM研發出50個量子比特的原型機說明超導方案還是目前看來最有希望的......其實，我們今年年中的時候就已經了解到IBM和谷歌今年年底都要宣稱50個量子比特的事......在量子計算方面，競爭非常激烈。也多虧競爭激烈，使得國內的相關計劃也進展快速，至少已經提前了2-3年......國內潘建偉院士這邊的超導方案做的最快，曾經在5月份超過谷歌之前保持的記錄。現在IBM領先了，后面估計谷歌要想辦法扳回一局，我們國內繼續加快研發進度......就目前看，美國取得了階段性領先”。

量子計算機只能解決特定領域問題

目前的量子計算機還存在一定的局限性。

量子比特分為物理比特和邏輯比特，對數個物理比特進行編碼后，才能得到1個邏輯比特。由于國際上沒有一家機構能實現一位邏輯比特的編碼，而實現不了編碼就不可能實現通用量子計算。

因此，目前的量子計算機只能做一些特定的任務，使用分為非常狹窄。就以IBM本次研發出的20量子比特量子計算機來說，它就只能解決一些特定的問題。