经典计算机是经过一串二进制代码 0 和 1 来编码和操纵信息。量子比特所做的事情在本质上并没有区别，只是它们可以处在 0 和 1 的叠加态下。换而言之，当我们测量量子比特的形状时，会失掉一个一定概率的 0 或 1 。

为了用许多这样的量子比特执行计算义务，它们必须继续地处在一种相互关联的叠加态下，即所谓的量子相关态。这些量子比特处于纠缠之中，一个比特的变化可以影响到剩下一切的量子比特。因此，基于量子比特的运算才能将远远超过传统比特。

传统电子计算机的运算才能随着比特位的添加呈线性增长，而每添加一个量子比特位，则有能够使量子计算机的运算才能加倍（呈指数增长）。这也就是为什么 5 量子比特位和 50 量子比特位的量子计算机有大相径庭。

不过，真正重要的不只仅是有多少个量子比特（这甚至不是主要要素），而是量子比特的功用好坏，以及算法能否高效。

五光子、六光子、十光子到 18 个光量子，多粒子纠缠不断引领世界

多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点，不断是国际角逐的焦点。在光子体系，潘建伟团队在国际上率先完成了五光子、六光子、八光子和十光子纠缠，不断保持着国际抢先水平。

在超导体系，2015 年，谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布完成了 9 个超导量子比特的高精度操纵。这个记载在 2016 年底被中国迷信家团队打破：潘建伟、朱晓波、王浩华等自主研发了 10 比特超导量子线路样品，经过开展全局纠缠操作，成功完成了事先世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和残缺的测量。

进一步，研讨团队应用超导量子电路，演示了求解线性方程组的量子算法，证明了经过量子计算的并行性减速求解线性方程组的可行性。相关成果也宣布于国际威望期刊《物理评论快报》。

50 个光子纠缠能让量子模拟机计算才能超越“天河二号”

2017 年 5 月 3 日，潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，结合浙江大学王浩华教授研讨组攻关，应用自主开展的综合功用国际最优的量子点单光子源，经过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”义务的光量子计算原型机。

潘建伟说，这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终完成超越经典计算才能的量子计算奠定了基础。

多光子玻色子采样的实验安装表示图。该设置包括 4 大关键部分：单光子源、多路复解析器（demulitplexer）、超低损耗光子测量阵列和光子探测器。

2015 中国计算机大会上，潘建伟宣布报告《量子计算与量子模拟》，并表示由于高精度量子操控技术的极端复杂性，目前量子计算研讨仍处在早期开展阶段，像经典计算机那样具有通用功用的量子计算机最终能否成功，对整个迷信界还是个未知数。

但是，实际研讨表明，与通用量子计算机相比较，量子模拟机这样一类针对处置一些严重成绩的公用量子计算机，在量子比特数目等方面的技术要求并没有那么高。例如，对“波色取样”这样的成绩，一旦到达 50 个左右光子的纠缠，量子模拟机的计算才能就能超过“天河二号”超级计算机。

潘建伟说，量子模拟具有严重适用价值，可为人类开发新材料和新动力提供重要指点，孕育和推进物质迷信范围新一代技术革命和产业变革，有望在 10 至 15 年内取得严重打破。

这次完成 18 个光量子比特的纠缠，无疑是朝着这一方向开展所迈出的有力一步。

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