“九章”继“悬铃木”之后超越问世：

年12月4日中国科学技术大学宣布成功构建76个光子（Photons）的量子计算机（QuantumComputer,或称量子电脑，以下皆简称Q/C）原型“九章，藉由汉朝时期数学书籍之名”，使中国成为全球第二个实现量子超越性（QuantumSupremacy,或称量子霸权）的国家。

由科技大学潘建伟（维也纳大学博士、中科院数学物理院士、中科技大常务副校长）和陆朝阳（剑桥大学物理博士、中科技大学教授、专长多光子纠缠）带领的团队历时20余年的努力而有成。

在面对“高斯玻色采样，GaussianBoseSampling”算法时只需要秒就能迅速解决，较之目前世界上最快的超级电脑要快万亿倍，若根据等效换算，比美国Google在年推出的53个超导Qubits（量子位元）Q/C“悬铃木，Sycamore”还要快亿倍，弥补了悬铃木依赖样本数量技术的漏洞，Google需要在-C的条件下让超导线圈产生量子Qubits，而九章所实现的Q/C实验，大部分的过程都只需要在常温下进行，可以说在一些方面超越了悬铃木，在量子领域一时超越先导于国际。

高斯玻色采样是一种非常复杂的取样计算，也是国际上公认可以用作衡量Q/C能力的推算法，因为Q/C的计算难度呈指数型增长，因此一旦要采样的数据过多时，就很容易逾越超级计算机的能力上限，惟利用高斯玻色采样法测算Q/C能力则大为容易。

Q/C的许多运用方向：

Q/C的优越计算能力不仅仅是用来计算数学问题，根据其原理，通过特定的计算法，能够对许多关系国家乃至人类发展的问题呈现指数型加速，举例如下:

＊天气预报：利用Q/C在同一时间内对所有信息进行分析且得出结果，就可知道天气变化的精确走向，Q/C可以帮助建立更优良的气象模型，及更深入地了解人类如何影响环境，以确定能采取哪些措施去预防灾害的发生，减少经济损失。

＊药物研制：Q/C能够描绘出万亿计数的分子组成，并自动选择其中最有效的方法，极大的提高发明新型药物的速度，并且能够更个性化对药物进行分析。

＊交通调度：Q/C可以根据现有的交通状况预测下一时刻及未来的状况，完成深度分析，进行交通调度。如果计划公路旅行，期间要在10个不同的地方停留，一般电脑需要单独计算所有可能路线的距离，才能筛选出最佳路线，而Q/C可以多线叠加，因之能够不同时的计算所有路线的里程。

＊保密通讯：因为量子不可克隆（复制，Clone）的原理，用户所在网络上关于搜索、支付等私密讯息都不会获得保存备份，若Q/C在市场上真的普及之后，就是为用户送上一个阅后即焚、搜后即删、传后即灭的完美保密通信。

＊农业发展：可以研究光合作用的究竟，那么太阳能的利用可以从现有的10%提高到20～30%，使农业呈跳跃式成长。

＊军事应用：相较普通电脑或人类，Q/C可以更高效且快速的筛选大量数据，并在可用的相关信息内，做进一步数据分析，去掉哪些用途细微的信息，加强主导信息的延展分析，而且具有不可克隆的自身优越，也可以在卫星通讯上有一个良好的军事机密保障。

其他如大数据分析、材料设计、人工智慧、化学方程式模拟、投资组合平衡优化、风险性分析、密码破解或无人驾驶汽车传感器处理的速度…等，各方向都可能利用量子技术，使反应更加快、性能更优越，应用范围更扩大、精确度更提高乃至起到突破性作用，创造极大的经济价值，Q/C是下一个科技的拐点(InflectionPoint,反曲点)，其研究被认为是当今世界科技最前线的话语，是所有国家竞争挤入第四次工业革命的最前沿，目前仅有美、中在此领域获得某些破解，Q/C还处于萌芽期而已，尚有艰难万里程待跋涉前行。

量子通讯实验卫星“墨子号”：

发表于《自然》期刊年6月15日的一篇论文《基于纠缠的公里安全量子加密》，受到杂志评审人员的赞赏，作者之一为潘建伟（九章Q/C首席学者）及其团队，其他作者包括ArturEkert（牛津大学量子物理及密码学教授）、中科院上海技术物理研究所王建宇（上技所博士、中科院士、专长光电技术和系统）团队、微小卫星创新研究院、光电技术研究所等相关团队。这是关于两个相距遥远的地面站之间，成功实现基于纠缠的量子密钥分发，即使卫星被他方控制的情况下，通过物理原理，依然能实现安全量子通讯的见证报道。

年8月16日，迄今世界惟一的量子科学实验卫星“墨子号(取名自中国古代科学家墨子，他最早提出了光线沿直线进行的观点，且进行了小孔成像实验，他还提出某种意义的粒子论)”升空，其目的在避免长距离传输的信息泄漏，达成覆盖全球的量子保密通讯。年1月在自由空间信道，中国和奥地利两地相距公里，利用墨子号实现了洲际量子密钥(加密和解密的钥匙)分发，但如果卫星被他方窃持时，就存在信息泄漏的风险。为了量子长距通讯保密技术的再突破，试验时研究人员在中国两个站点相距长达公里，若以地面中继器或量子纠缠的方法施作，将有光子耗损过快使卫星遭致他方控制的危险；或效率低、错误率高、不足以支持量子密钥分发的结果，都不可行，取代的方法是设立接受量子信号望远镜，当墨子号经过站台时，于两个站台的望远镜就建立光链路，以每秒2对量子的速度，在2个站台之间建立量子纠缠，进而成功的产生密钥，在技术上还可以将量子卫星和地面接收系统小型化，以减少重量与空间的负荷。

Q/C是什么？

作者对Q/C只是一个略识皮毛的门外汉，但由于它已成为高新科技的显学，且世界上真正知道的专家也不多，这些研发较偏向于IBM、Google、Intel、Microsoft得Qubits量子框架，而中国科学技术大学团队构建的九章则较着重在Photons量子格局。本文中的一些用语，如量子重叠、量子纠缠…在张教授的经典演说中都有所解释。

任何科技的领域都不可能是一蹴而就的，早在年时，潘建伟、陆朝阳的团队首次构建出世界第一台单光子Q/C，而到了年才实现了输入20个光子，探测14个光子的量子计算，那个时候国际上还在做3到4个光子的探测。在关于九章的实验论文发表于国际学术期刊《科学》上之后，各国学者纷纷进行评价，麻省理工学院教授DirkEnglund(史丹福大学应用物理博士，哈佛大学博士后，专长在半导体和光学系统的量子技术)称赞:这是划时代的成果，是一个不可思议的奇迹！潘建伟表达了九章面临的难度，需保证光子源只能一次放出一个光子，而且让每一个光子都必须相同，同时精度要在10的负9次方以内，这等于在公里远的距离进行传输，所产生的误差不能超过一根发丝的直径，可以想见实现76个光子的九章Q/C原型该有多艰困。

漫谈量子论与电脑的关联：

量子力学(QuantumMechanics,或称量子论，以下皆简称Q/M)，对一般人类来说，仍然是一个大黑箱，目前Q/M很多的诠释，都是对黑箱所呈现出来的规律做一些“说得通”的诠释，所以说每一种Q/M的诠释都有各自的缺陷。量子的概念最早由德国物理学家普朗克提出，年他在研究“黑体辐射”时，提出一个假说:能量的传输不是连续的，而是“一份一份”的，他将这一份一份的能量称为“能量子，EnergyQuantum”，也被人们称为量子。在经典物理学中，一直认为能量的传输是连续的，不存在最小单位，由于普朗克的假说太过叛逆，颠覆了整个物理学，所以在此后的10几年，普朗克一直试图寻找各种方法来解释辐射能量的不连续现象，但最终无法完美论证。年爱因斯坦在普朗克研究的基础上，认为光的传播是一份一份的，并给出了极充分的数学演算，证明了所谓的光量子(Quantumoflight)。在此之前，光作为一种波，已广为人们所接受，而在新的理论面前，光的波动说与粒子说论争，以“光具有波、粒二象性”的结论落下帷幕，而后人们发现不仅是光和能量存在这种量子性，包括电子等其它微粒子也存在这种量子性。

Q/M到底有什么功用呢？其实人们每天都离不开的电脑或手机，其出现就要拜Q/M之赐，正是受益于Q/M基础研究的领域获得突破，史丹福大学的研究学者EugeneWigner和他的学生才能在年发现半导体的性质━可同时作为导体和绝缘体而存在，在晶体管上加电压能够实现“门”的开关功能，从而控制管中电流的导通或阻断，利用这个原理，便能做成信息编码，用来编写一种1或0的语言来操作它们，可以说整个半导体产业，基本都是从Q/M基础上才获得构建的，展望未来，如果通用Q/C可以研发到广泛的应用时，那么整个社会和人类都会受到很大的影响。