量子计算为什么备受关注？面临着哪些机遇和挑战？未来将如何影响我们的生活？

8月13日，中国科学技术大学教授、“祖冲之号”量子计算机总师朱晓波受邀来到上海图书馆，为观众带来主题为《量子计算的机遇与挑战》的科普讲座。

活动现场。图片由墨子沙龙提供

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朱晓波介绍，基于叠加态和量子纠缠带来的并行计算优势，量子计算机的算力较普通计算机有着质的提升，在密码破译、量子化学、人工智能、工程计算等领域均具有重大潜力。

当前，量子计算仍处于早期探索阶段，多种技术路线并存。其中，超导量子计算是利用超导材料的独特性质，来实现量子比特操作和量子信息处理。朱晓波表示，在发展超导量子计算的过程中，主要包括实现量子优越性、构建专用量子模拟器和实现通用量子计算机三个阶段。

“量子计算优越性”指量子计算机需在特定问题求解上表现出超越经典计算机的能力，解决超级计算机无法在短时间内解决的计算任务。谷歌的“悬铃木”处理器和中国的“祖冲之号”超导量子计算机是该阶段的代表，这也是目前全球仅有的在超导体系中展示量子优越性的案例。

在第二阶段，研究者们开始探索如何利用量子计算机解决具有实际价值的问题。目前，学界提出了诸多针对性的算法，但唯有开发出可任意多次操作每一个量子比特的通用容错量子计算机，才能真正运用这些算法。

而构建一个能够执行任意量子算法的量子计算机，实现通用量子计算，正是第三阶段的目标。要实现此目标，一大挑战是量子纠错，其核心思想是通过冗余量子比特编码单个逻辑量子比特，在不破坏量子系统的叠加和纠缠特性的情况下检测和修正错误，从而降低错误率，为建设通用容错量子计算机打下基础。

值得一提的是，近年来我国的科研人员在量子计算领域取得了系列重要成果。其中，中国科学技术大学的科研团队在关键参数优化与纠错实践上的持续突破，标志着中国在国际超导量子计算竞赛中已占据重要前沿位置。如今年3月3日，中国科学技术大学潘建伟院士团队成功构建了具有105量子比特的祖冲之三号超导量子计算原型机，并通过随机线路采样实验再次刷新量子计算优越性记录。

报告结束后，观众们纷纷踊跃提问，朱晓波进行了详尽的解答，描绘实用化通用量子计算机的未来。