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【导语】上月，中国科技界迎来重大突破——支持500+量子比特的中国第四代自主量子计算测控系统“本源天机4.0”正式发布。这一里程碑式成果不仅标志着中国在量子计算领域取得显著进展，也引发了公众对量子计算机及其未来应用的广泛关注。从神秘科研到大众视野，量子计算机正逐步展现其颠覆性的计算能力，预示着一个全新计算时代的到来。本文将深入探讨量子计算机的基本原理、“本源天机4.0”的升级亮点及其未来在日常生活中的应用前景。

上月，科技界又迎来一个大新闻：

支持500+量子比特的

中国第四代自主量子计算测控系统

“本源天机4.0”正式发布！

在科技飞速发展的今天，量子计算机逐渐从神秘的科研领域走进大众视野，成为科技界的热门话题。很多朋友看到这个新闻，第一反应是：量子计算？这听起来好高深，和我们的日常生活能有啥关系呢？今天，咱们就来唠唠这个话题。

“本源天机4.0” 来源：科技日报 孙超 摄

什么是量子计算机？量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)机(jī)，简(jiǎn)单(dān)来(lái)说(shuō)，是(shì)一(yī)种(zhǒng)基(jī)于(yú)量(liàng)子(zi)力(lì)学(xué)原(yuán)理(lǐ)运(yùn)行(xíng)的(de)计(jì)算(suàn)机(jī)。要(yào)理(lǐ)解(jiě)它(tā)，我们得先认识(shi)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)机(jī)的(de)基(jī)本(běn)信(xìn)息(xi)单(dān)位(wèi)——量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)（qubit）。

在(zài)传(chuán)统(tǒng)计(jì)算(suàn)机(jī)中(zhōng)，信(xìn)息(xi)以(yǐ)比(bǐ)特(tè)为(wèi)单(dān)位(wèi)存(cún)储(chǔ)和(hé)处(chù)理(lǐ)，一(yī)个(gè)比(bǐ)特(tè)只(zhǐ)有(yǒu)0和(hé)1两(liǎng)种(zhǒng)状(zhuàng)态(tài)。而(ér)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)则(zé)神(shén)奇(qí)得(de)多(duō)，它(tā)不(bù)仅(jǐn)可(kě)以(yǐ)处(chù)于(yú)0或(huò)1状(zhuàng)态(tài)，还(hái)能(néng)以(yǐ)这(zhè)两(liǎng)种(zhǒng)状(zhuàng)态(tài)的(de)叠加态存在。这就(jiù)好(hǎo)比(bǐ)一(yī)个(gè)传(chuán)统(tǒng)的(de)开(kāi)关，只(zhǐ)能(néng)是(shì)开(kāi)或(huò)关；而(ér)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)如(rú)同(tóng)一(yī)个(gè)既(jì)开(kāi)又(yòu)关的(de) “超(chāo)级(jí)开(kāi)关”，拥(yōng)有(yǒu)更(gèng)丰(fēng)富(fù)的(de)信(xìn)息(xi)承(chéng)载(zài)能(néng)力(lì)。这(zhè)种(zhǒng)叠(dié)加(jiā)态(tài)使(shǐ)得(de)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)机能够同时对多个数据进行处理，大大提升了计算效率。想象一下，传(chuán)统(tǒng)计(jì)算(suàn)机(jī)像一个人一次只能走一条(tiáo)路，而(ér)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)机(jī)则(zé)像(xiàng)一(yī)个(gè)人(rén)可(kě)以(yǐ)同(tóng)时(shí)在(zài)多(duō)条(tiáo)道(dào)路上(shàng)并(bìng)行(xíng)前(qián)进(jìn)，速(sù)度(dù)自(zì)然(rán)不(bù)可(kě)同(tóng)日(rì)而(ér)语(yǔ)。

此(cǐ)外(wài)，量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)之(zhī)间(jiān)还(hái)存(cún)在(zài)一(yī)种(zhǒng)奇(qí)妙(miào)的(de)现(xiàn)象(xiàng)——量(liàng)子(zi)纠(jiū)缠(chán)。处于纠缠态的两个或多个量子比特，无论相隔多远，它们的状态都相互关联，其中一个量子比特状态的改变，会瞬间影响到其他纠缠的量子比特。这种特性为量子计算机实现复杂的并行计算提供了强大支持。

“本源天机4.0”有哪些升级？

“本源天机4.0”的正式发布标志着我国量子计算产业已具备可复制、可迭代的工程化生产能力，为百比特级量子计算机量产奠定了产业化基础。它负责生成、采集和控制量子芯片的精密信号，直接决定了量子芯片能否发挥出最佳性能。打个比方，如果把量子计算机比作一个超级大脑，那“本源天机 4.0” 就是这个大脑的指挥官，指挥着每一个神经元高效运作。

安徽省量子计算工程研(yán)究(jiū)中(zhōng)心(xīn)副(fù)主任(rèn)、“本(běn)源(yuán)天(tiān)机(jī)”研(yán)制(zhì)团(tuán)队(duì)负(fù)责(zé)人(rén)孔(kǒng)伟(wěi)成(chéng)博(bó)士(shì)介(jiè)绍(shào)，“本(běn)源(yuán)天(tiān)机(jī)4.0”额(é)外(wài)搭(dā)载(zài)四(sì)大(dà)核(hé)心(xīn)软(ruǎn)件(jiàn)：

• 量(liàng)子(zi)计(jì)算测控系统服务端管理软件Naga&Venus；

• 超导量子比特底层操控服务软件Monster；

• 全界面量子芯片调控分析应用软件Visage；

• 量子计算机操作系统连接软件Storm。

量子芯片“中控智慧大脑”Visage的开发，创新性地实现和带动了超导量子芯片的自动化辅助控制技术的进步，显著提高超导量子芯片测试的效率和(hé)准(zhǔn)确(què)性(xìng)。

据(jù)悉(xī)，自(zì)“本(běn)源(yuán)天(tiān)机(jī)3.0”上(shàng)线(xiàn)以(yǐ)来(lái)，已(yǐ)为(wèi)来(lái)自(zì)全球(qiú)139个(gè)国(guó)家(jiā)和(hé)地(de)区(qū)的(de)超(chāo)2600万(wàn)人次，完成38万余个量子计算任务，深度赋能金融、生物医药、流体动力学等领域。“本源天机4.0”是继3.0版本成功应用于我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”后的重大升级，在扩展性、集成度、性能稳定性及自动化水平方面实现跨越式提升。

未来我们普通人能用上吗？有哪些应用领域？

中国科学院量子信息重点实验室主任，中国科学院院士郭光灿表示，作为一种基于量子力学原理来实现计算的新型计算机，量子计算机具备强大的并行计算能力，N个量子比特能够在同一时间内存储2N个数据，并且通过一次操作即可同时将这2N个数据转换为新的2N个数据。这种并行能力使得量子计算机处理特定问题时相较经典计算机具备特别的优势。

科研人员在调试安装国产自主超导量子计算机。来源：安徽省量子计算工程研究中心2024年年初，我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”成功接入上海超算中心、国家超算郑州中心、长三角枢纽芜湖集群，并面向全球用户提供服务。截至目前已被139个国家和地区的用户访问超2300万次，完成了35万个量子计算任务，证明我们的量子计算机具备实用价值。未来，量子计算必然会走入大众应用时代，但可能不会人手一台量子计算机，而是通过云端提供量子算力，相当于人人都能够拥有一个超算中心。

当前，全球有超过100个企业案例活跃在能源、医疗保健、金融、汽车、航空航天、物流等行业。国际商业机器公司（IBM）的研究证明，利用量子经典协同工作，100+比特量子计算机可以探索化学、材料领域的实用级问题，并与化工、汽车、能源、航空等领域的众多合作者迅速推进应用，行业内预测量子计算产生商业价值的时间大大提前。

未来已来，值得期待

量子计算机作(zuò)为(wèi)一(yī)项(xiàng)极(jí)具颠覆性的前沿技术，正在引领我们走向一个全新的计算时代。虽然目前还面临诸多挑战，但科学家们的不懈努力正在逐步攻克这些难题。安徽省量子计算工程研究中心主任、本源量子首席科学家郭国平教授表示：当前“本源天机4.0”正支撑着中国下一代自主量子计算机的研发攻关，在全球量子科技竞争中，全面构建自主可控的“中国方案”。

相信在不久的将来，量子计算机将走出实验室，广泛应用于各个领域，为人类社会的发展带来前所未有的变革。让我们拭目以待，见证这一伟大科技革命的到来！

编辑：四月

综合整理自人民日报、中央纪委国家监委网站、中国科学院、科技日报、快科技、广州科普