量子計算機長啥樣？中國科大教授告訴你

谷歌的最新量子計算芯片Willow引發了公眾對于量子計算新一輪的關注。量子計算的原理是什么？真實的量子計算機到底長什么樣？量子計算又是如何實現遠超超級計算機的計算性能的？

12月14日，墨子沙龍攜手上海圖書館，推出“神奇的量子世界：量子計算與量子模擬”科普報告。活動由中國科學技術大學教授汪野主持，同時邀請中國科學技術大學教授龔明、姚星燦和特任副研究員鄧宇皓，共同介紹了量子模擬的基本原理和真實實驗室樣貌，并暢談了量子計算科學家的科研生活。

四位嘉賓分別用樂高模型、雞蛋殼小球模型、旋轉馬鞍面模型與高爾頓板等道具演示了超導量子計算機、冷原子量子模擬器、離子阱量子計算機、光量子計算機的基本原理。目前知名的量子計算機，如“祖沖之號”“九章號”“天元”都是通過這些基礎原理制造而成的，但實現計算的物理系統不一樣。

“九章號”是光量子計算原型機，實現了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解。目前，“九章號”求解高斯玻色取樣數學問題，比全球最快的超級計算機快一億億倍，確立了新的算力里程碑。

“天元”是求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器。2024年7月10日，“天元”以超越經典計算機的模擬能力，首次驗證了該體系中的反鐵磁相變，朝向獲得費米子哈伯德模型的低溫相圖、理解量子磁性在高溫超導機理中的作用邁出了重要的第一步。

“祖沖之號”是在二維結構超導量子比特芯片基礎上構建的可編程超導量子計算原型機，為在超導量子系統上實現量子優越性展示，以及進行材料設計、藥物分析等量子計算研究奠定了技術基礎。

本次講座同步展出了“神奇的量子世界：量子計算機”特別展覽。為期一個月的展覽位于上海圖書館東館七樓北側書架，生動有趣的漫畫插圖配合簡潔明了的文字，輔以多種可動手體驗的實驗裝置，能夠讓參觀者更好地學習了解量子計算機。