多光子纠缠技术再获突破 量子计算应用将加速渗透

日前中国科技大学量子技术科研团队在国际上首次实现十光子纠缠，再次刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。这也是今年该团队继发射量子科学实验卫星后，再次创造的世界纪录。该项成果未来可用于量子计算、量子通信等多个细分应用领域。

量子是基本粒子的统称，包含光子、介子、电子等。在两个或两个以上基本粒子组成的体系中，一个粒子发生变动会使另一个粒子跟随发生同样变动，将双光子干涉产生的纠缠态叠加，便形成多光子纠缠。在量子信息学体系中，量子纠缠是量子通信和量子计算的核心技术之一，通过对量子纠缠态中每个叠加分量进行变化，结果也会将这些变量以一定概率叠加，这种计算被称为量子并行计算，未来能大幅提升量子计算机的运行速度。在量子计算中，产生纠缠光子数越多，干涉和测量系统也越复杂。据介绍，该研究团队从2004年起就保持着多光子纠缠的世界纪录，其在国际量子领域中处于领先地位。

随着大数据和人工智能的快速发展，这类高科技技术对运算速度要求极高，面对日趋复杂的算法，量子计算技术逐渐受到重视，近几年全球多家知名科技公司纷纷加大该领域的研究布局。谷歌与NASA共同研发了D-Wave X2 计算系统，运行速度比传统计算机的模拟装置快1 亿倍。今年6月谷歌研究实验室的计算机科学家以及美国、西班牙的物理学家共同开发了一款量子计算机，能解决物理和化学领域的多种问题，包括对多个电子互动的模拟。该研发人员介绍，其技术可以成为通用算法，从而拓展至任意的大型量子计算机。IBM则建造了一台有5个量子位的量子计算机，并将其通过网络开放给所有研究人员。去年7月中科院和阿里巴巴共同成立了“中科院-阿里巴巴量子计算联合实验室”，合作开发量子计算机，探索下一代超快计算技术，计划到2030年研制具有50个至100 个量子比特的通用量子计算原型机，从物理层设计、制造到算法运行实现自主研发，全面实现通用量子计算功能，并应用于大数据处理等领域。

机构认为，量子计算机能够帮助运行更为复杂的模拟，对于人工智能、虚拟现实等因计算能力而遭遇瓶颈的领域，量子信息将加速其产业进化，未来应用前景广阔。此外，经典通用服务器、存储市场将成量子计算的潜在替代市场。互联网数据中心IDC 预计，去年全球服务器市场规模达到550亿美元，企业级存储规模约320亿美元。去年我国服务器市场规模491亿元，今年将达到590亿元，未来年复合增长率将超20%。随着量子计算在服务器及存储市场的渗透率快速提升，未来可替代市场空间有望达千亿元规模。