当200秒遇上6亿年，是什么概念？

12月4日，中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒，而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。“九章”的命名旨在纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。

“九章”量子计算原型机光路系统原理图

去年9月，谷歌公司推出53个量子比特的计算机“悬铃木”，对一个数学算法的计算只需200秒，远超当时世界最快的超级计算机所需的2天，实现了“量子优越性”。等效来看，“九章”的计算速度比“悬铃木”快100亿倍，并弥补了“悬铃木”依赖样本数量的技术漏洞。国际学术期刊《科学》发表了该成果，审稿人评价这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。

“九章”的问世，意义是多方面的。首先当然是在计算机、IT和数学领域，如实现“量子计算优越性”（“量子霸权”），在某个特定问题上的计算能力远超现有最强的传统计算机。此外，它还可以通过量子计算机建立量子通信网络和量子互联网等。

其次，在实用性上，量子计算机有广阔的空间和范围，如密码破译、大数据优化、材料设计、药物研发等，都可以获得量子计算机的支持，从而解决重大的国计民生问题，并产生巨大的经济价值。正如有科学家预言，量子计算机会被广泛使用，甚至每个人都可以使用。

光量子干涉实物图

值得一提的是，它还与药物研发息息相关。

眼下，新冠肺炎肆虐全球一年，目前虽然已经有一些疫苗问世，但是药物研发却遥遥无期，原因之一就在于筛选药物分子遭遇计算的瓶颈。

传统的以实验筛选前期药物分子，仅仅是搜索一个有效的药物新靶点就需要筛选10万个化合物，成功率在0.1%-0.01%之间。用计算机辅助进行新药研发，其快速算法可以加快药物的研究，从而将命中率提高到5%~20%，费用减少99.9%。如果运用量子计算机，只要其计算速度快过经典计算机100-1000倍，就有可能让筛选药物前期分子的效率提高到90%以上，费用也更为减少。不过，能否获得真正有效的药物分子，还要看后期的生物实验。

据报道，截至今年6月，新冠病毒能够转录29种蛋白质，有16种非结构蛋白、4种结构蛋白和9种辅助蛋白。而且，新冠病毒入侵人体的受体蛋白除了ACE2之外，还有为数不少的蛋白在新冠病毒的吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装以及释放等关键过程中扮演了关键角色。这些复杂的结构和特性，给药物研发带来了相当大的难度。可以预见，如果能将量子计算机的“神算”功力运用到这一领域，将会带来怎样的创举。

此外，量子计算机的快速运算还有平常却广泛的运用。例如，送货车如何选择最有效率的路线送货，可以借助量子计算机的帮助。这也绝非“大材小用”。

100模式相位稳定干涉仪

当然，也要看到，与通用计算机相比，“九章”还只是“单项冠军”。从实验室走向广阔的生活生产场景，还需要漫长的时间。更严谨如研究人员所评估的那样，“九章”是否完全实用和通用，可以解决所有计算问题，还需要进一步验证。但不可否认，“九章”的问世是一个巨大的鼓舞，未来可期。