在人类的科技发展史上，计算机无疑是一个极为重要的发明，不过随着科技的日益进步，传统计算机现在已经逐渐进入瓶颈期，而要彻底改变这种情况，我们就需要一种更加强大的计算机——量子计算机。

简单来讲，传统计算机使用的“经典比特”，即通过电路的高低电平来表示“0”和“1”，而当其工作时，只能将“经典比特”进行串行处理。

而量子计算机使用的则是“量子比特”，其“量子叠加态”可以同时处于多种状态，更重要的是，量子计算机还可以利用“量子纠缠”让“量子比特”之间共享自身状态，从而实现强大的并行计算，在这种模式下，随着“量子比特”数量的增多，其计算效率就会指数级地上升，进而具备了远超传统的串行计算的优势。

在过去的日子里，科学家们一直在致力于与之相关的研究工作，近日一个好消息拿过来，在量子计算机研究领域，中国科学家取得了重大进展。

一个由中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等科学家组成的研究团队，成功研发出105比特超导量子计算原型机——“祖冲之三号”，测试结果显示，在处理量子随机线路采样问题时，其速度比目前世界上最快的传统超级计算机还要快1000万亿倍，从而再次刷新世界纪录。

（↑“祖冲之三号”芯片示意图，图源潘建伟团队）

简而言之，所谓量子随机线路采样问题，是一个量子计算机的经典测试问题，其内容是模拟一个量子系统在不同初始状态下的演化过程，并采样出系统的最终状态。

这类问题的解决，传统计算机需要巨大的计算资源，而从理论上来讲，量子计算机通过其独特的量子特性，可以在极短的时间内完成这类计算任务，因此，成功解决量子随机线路采样问题，就说明了量子计算机的计算能力可以在特定任务上，远远超越传统超级计算机。

之所以说是再次刷新世界纪录，是因为早在2021年，潘建伟团队就成功研发出了66比特的超导量子计算原型机——“祖冲之二号”，并用其验证了量子计算机在量子随机线路采样问题上的优越性，当时的测试结果表明，“祖冲之二号”比世界上最快的传统超级计算机快了1000万倍以上，从而刷新了当时的世界纪录。

（↑“祖冲之二号”芯片示意图，图源潘建伟团队）

根据科学界的主流观点，量子计算机的发展可大致分为3个主要阶段，分别是：

• 1、让量子计算机能够在一些特定的任务上，具备远远超越传统计算机的计算能力。
• 2、将“量子比特”的数量扩展到数百个甚至更多，使其能够解决一些传统计算机无法解决的、并且具有重大实用价值的复杂问题。
• 3、构建出通用量子计算机，使其能够执行广泛的计算任务，而不仅仅是特定领域的问题。

可以看到，“祖冲之三号”的问世，标志着我们在量子计算机研究领域迈出了极为坚实的一步。当然了，未来我们需要面对的挑战还有很多，例如在量子计算机的工作过程中，“量子比特”非常容易受到外界的干扰，为了确保量子计算机的可靠性和可扩展性，科学家就必须引入量子纠错技术，以补偿和修正这些不可避免的误差。

在此研究领域，“表面码”是一种很有前景的量子纠错技术，该技术利用一组冗余的物理“量子比特”来编码一个逻辑“量子比特”，并通过测量特定的稳定子算符来检测和纠正错误。

这种技术的一个核心参数是码距，通常为一个奇数 ，表示构成逻辑“量子比特”所需的物理“量子比特”阵列的边长，码距决定了量子纠错的能力，更高的码距意味着能够纠正更多的错误，进而提升计算的可靠性。

就目前的情况来看，潘建伟团队正在致力于码距为7的表面码纠错研究，按照计划，如果研究取得突破，将进一步把码距扩展到9和11，相信随着研究的顺利开展，量子计算机的性能还将得到大幅提升，或许我们可以乐观地认为，在不远的未来，我们就将进入量子计算机的时代。