利用超導(dǎo)量子比特，實(shí)際上早在2007年2月，加拿大D-Wave系統(tǒng)公司就制造出了首個(gè)商業(yè)量子計(jì)算機(jī)，128位的D-Wave one，后來他們推出的D-Wave two，號(hào)稱有512個(gè)量子比特，售價(jià)1000萬美元，谷歌公司、洛克希德馬丁公司，都是這種量子計(jì)算機(jī)的首批買主。
但是這臺(tái)“號(hào)稱”的量子計(jì)算機(jī)有些名不副實(shí)。去年加入谷歌量子計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的美國加州圣巴巴拉大學(xué)物理學(xué)教授約翰•馬丁內(nèi)斯(John Martinis)就曾經(jīng)撰文指出，D-Wave的機(jī)器雖然具有量子計(jì)算的部分特征，但并沒有真正提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。
郭光燦告訴財(cái)新記者，目前馬丁內(nèi)斯團(tuán)隊(duì)在固態(tài)量子芯片上做得最好，已經(jīng)做到11個(gè)量子比特。“我們是采用半導(dǎo)體量子點(diǎn)的方法，也需要絕對零度左右的低溫環(huán)境，國內(nèi)也有很多人是做超導(dǎo)，現(xiàn)在是主流。”
今年7月17日的《自然通訊》，發(fā)表了中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在固態(tài)量子芯片研究上取得的進(jìn)展，他們成功實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體量子點(diǎn)體系的兩個(gè)電荷量子比特的控制非邏輯門，邏輯門是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的基本單元，這一進(jìn)展是進(jìn)一步研制實(shí)用化半導(dǎo)體量子計(jì)算的基礎(chǔ)。
王堅(jiān)表示，對于不同的技術(shù)路線，我們沒有太多的選擇權(quán)，因?yàn)榇蠹覍τ诹孔佑?jì)算本身技術(shù)方向并不是很清楚，國際上能在前沿做的實(shí)驗(yàn)室也沒有幾家。
在他看來，對于量子計(jì)算這個(gè)項(xiàng)目，阿里巴巴最大的收獲是有機(jī)會(huì)介入這個(gè)領(lǐng)域。共同參與這個(gè)過程，成為這個(gè)變革的推動(dòng)因素。共同打造一種未來的技術(shù)，技術(shù)路線上也是開放的。
陸朝陽透露，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)路線將不局限于只做光子體系，而是選擇了三個(gè)最有希望的體系，一個(gè)是光子體系，一個(gè)是超冷原子體系，一個(gè)是超導(dǎo)量子比特，這也相當(dāng)于一個(gè)三步走的策略，第一步達(dá)到普通計(jì)算機(jī)水平，用光子的體系，20-30個(gè)量子比特，就可以達(dá)到。
在光子體系上，潘建偉的團(tuán)隊(duì)在國際上可以說是最領(lǐng)先的。“我們希望把這個(gè)優(yōu)勢繼續(xù)保持下去，當(dāng)我們能夠操縱大約30個(gè)光子的時(shí)候，我們將能夠做一些令人驚嘆的事情。”陸朝陽說。
他們的第二步是在五至十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)利用超冷原子體系作量子模擬，用來解決物理化學(xué)、材料設(shè)計(jì)等方面目前沒法算清楚的問題。第三步的目標(biāo)是10-15年內(nèi)，利用超導(dǎo)量子比特，制造大規(guī)模的通用量子計(jì)算機(jī)。
使用超導(dǎo)的方式，可以在芯片上集成，可以操縱的精度很高，達(dá)到99.99%，超越了容錯(cuò)量子計(jì)算理論上的閾值，在科學(xué)上說，已經(jīng)完全滿足了DiVincenzo量子計(jì)算五條黃金標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于前面的道路上已經(jīng)看見了綠燈。“這方面美國做得最好，我們會(huì)奮起直追。”陸朝陽說。
投入杯水車薪
早在兩年前，一直視通信與計(jì)算技術(shù)為生命的阿里巴巴，對基于中國科技大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)技術(shù)實(shí)施量子通訊技術(shù)開發(fā)的安徽量子通訊有限公司(下稱量通公司)產(chǎn)生了興趣。但是幾次溝通下來，他們改變了主意。
這種改變不是他們不想合作了，而是他們過去想過的合作方式并不適合這一領(lǐng)域。
“一開始的時(shí)候，是我們主動(dòng)的，”王堅(jiān)告訴財(cái)新記者，通過幾次接觸量通公司，我們感覺需要解決的問題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到產(chǎn)業(yè)化的程度。“這不是一種現(xiàn)成的技術(shù)，已經(jīng)在國外實(shí)現(xiàn)，我們實(shí)現(xiàn)本土化，而是到底怎么能夠產(chǎn)業(yè)化，外國人也沒搞清楚，但是這恰恰是我們可以領(lǐng)先的地方。”
“企業(yè)愿意做這樣一個(gè)橋梁，一起來贏得量子計(jì)算的話語權(quán)。這也是少數(shù)幾個(gè)，真正能夠拿技術(shù)換市場的機(jī)會(huì)。”他說。
而對于中科院來說，阿里巴巴也恰恰能夠提供一個(gè)驗(yàn)證量子通訊、量子計(jì)算技術(shù)的規(guī)模化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。因?yàn)閺幕ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程就可以看出，技術(shù)的演進(jìn)都是從小范圍的應(yīng)用到大規(guī)模地推廣的過程。“現(xiàn)在我們就有這個(gè)條件。”
每年3000萬元，看上去很多，實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。倫敦大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)教授彼得•本特利(Peter J Bentley)就曾經(jīng)表示，相對于我們從真空管到晶體管再到硅芯片的進(jìn)化速度，量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展的確非常緩慢。這是一個(gè)非常難的物理問題，我們至今依然未能完全理解它。“谷歌可能需要花費(fèi)數(shù)十億美元以及數(shù)十年時(shí)間，才能讓我們看到真正的量子計(jì)算機(jī)。”
為了讓量子計(jì)算機(jī)抗環(huán)境干擾，只能讓它在超低溫環(huán)境中運(yùn)行，不管是超導(dǎo)的方法，還是半導(dǎo)體量子點(diǎn)的方法，都工作在絕對零度(零下273.15攝氏度)附近。為構(gòu)建這種環(huán)境，科學(xué)界就需要投入大量資金和精力，而這還不是量子計(jì)算機(jī)本身。