美日德竞争白热化，中国爆发！造光子计算机比美国快1000万亿倍

是的，你没看错，就是光子计算机！看到今天小编文章的标题，你可能会很自然的产生一种疑惑：是不是小编写错字了，说好的量子计算机，现在的没有变成了光子计算机！这只能说是你孤陋寡闻了，既然他（中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士团队，正式发布在2023年世界计算机大会上的255个光子计算机）能比目前世界上运算速度最快的超级计算机比美国现代排名世界第一的超级计算机运算速度还要快10,000,000亿倍，那肯定就不是一般的东西，甚至连量子计算机也比不上，不过前面这段话说的并不是完全准确，因为毕竟今天我们要介绍的光子计算机实际上也是量子计算机的一个分支，或者换句话来讲，我们也可以把光子计算机称为是量子计算机的一种，只不过是其具有的比量子计算机更大的优势而不得不今天拿出来专门和大家说而已！！

说到今天要讲的光子计算机，我们又不得不从上个世纪90年代中期，美国著名物理学家根据离子阱技术提出的量子计算实现理念，并在此后数10年的时间里面成为了量子计算模态及路径的最为重要的实践载体。而自1995年之后，类似的量子计算的物理路径，如光子系统和超导电路等也应运而生并取得了长足的进展，量子计算理论路径的拓展与进步更是推动了量子计算在科学技术应用上的进步，并因之产生了大量的先进的技术体系。具体来讲，在量子计算领域，美国霍尼韦尔公司提出的离子阱方案；非常著名的硅量子支点系统是由澳大利亚著名科学家团队西蒙斯团队提出；拓扑量子比特（请注意这里的比特与比特币毫无联系）方案是由美国著名的科技集团公司微软研发出来的；一时间各类研究方法如雨后春笋般冒了出来，呈现了百花齐放的量子计算领域研究的新格局。这样的状况无疑说明了量子计算在当今世界计算机技术领域中所具有的，举足轻重的地位和未来无限的前景的看好。

在百家争鸣式的量子计算实施方案中，光子计算机，作为一类通过光子来进行计算的方法，显然具有比传统的计算机更强的优越性，且稳定性更高。而2023年世界计算机大会中，潘建伟院士团队携255个光子计算机成果的发布，简单来讲，就是把255个光子共同排列式分布在同一颗光子芯片上，然后再将这255个。光子有机的结合在一起，进而实现了光子比特效应。通过这种方式建构起来的光子比特，可以毫不费力的穿越长达17,000米的距离进而形成系统之一部，然后再通过纷繁复杂的调试和测试工作，最终达到255个光子之间相互的作用和反馈，这样的光子计算机显然是极其复杂的系统集成。光子计算机以其超高的计算速度，可以说是甩目前传统的超级计算机计算速度一千万亿条街，因此具有着极为广阔的应用领域和空间，是世界各国高科技领域，争夺的最热点的区域之一。

比如：一是基于国防安全的军事用途和国家国防建设领域，利用光子计算机计算速度之快的优势，最先可以应用在密码的颜值方面，通过光子计算机设置的密码体系，可以进一步提升当前网络安全环境形势堪忧下的密码安全保障性的水平，进而实现军事机密的安全快捷有效传递，彻底解决相关军事情报传递中泄露的风险。二是在生物医药和医疗领域，通过光子计算机超强的计算分析能力，可以对相关的影像学和医疗病症的大量临床数据集中分析，推演，判断未来医学发展的趋势和人体细胞变化的趋势，进而预防疾病的发生。不仅能够极大的提高医学诊断的精确度，还能够跟踪试验各类药物的研究以及治疗效果的评测，为人类长生不老的梦想提供坚实的技术支撑。第三就是在模拟飞行器相关的高超音速航空航天领域，通过光子计算机进行飞行模态的检测和验证，可以对相关飞行器各试验测试数据进行不同环境条件下的模拟和分析。同时如果应用在民用航空领域，还可以强化对航班在不同天气环境下的智能化管理。

光子计算机计算速度之快、应用之广是显而易见的，意义也是重大的，但是研究光的计算机绝不是一件容易的事情，各类光学器件以及激光设备的复杂的大庆与构造以及信噪比的精确控制是最为核心的内容。而中国之所以能够研制成功，与潘建伟领衔的院士团队密不可分，这其中也凝结着该团队长达三年时间的努力与付出，毫不夸张的说，他们坚韧不拔的精神创造了新的人间奇迹。从潘建伟院士团队，在量子计算机领域持续不断突破，再到2020年开始进入光子计算机研究领域，直到今年不到三年的时间里边。他们创造了一个空前但不一定绝后的奇迹：全球第1个255个光子计算机，运算速度超过了超级计算机这是毋庸置疑的，超过了多少呢？10,000,000亿倍，这当然是一个巨大的飞跃，也是潘建伟院士团队一个举是瞩目的成就奠定了中国的量子计算机领域新的领导地位。

我们知道量子计算机是在计算领域的一个彻底的坚决的计算革命，理论来源于量子力学原理，与传统的超级计算机计算速度相比速度呈几何级数的增长，而光子计算机作为量子计算机中目前最为耀眼的一颗新星，利用光子作为量子比特进行数学计算，在此前美国人澳大利亚人都研究出了10亿次计算速度的光子计算机，但是255个量子比特的光子计算机却是世界上最大的光子计算机，未来一定能够大大加快量子计算在商业化市场场景和领域下的实际应用。大家都知道潘建伟院士团队在此前就研制出了全世界第1颗量子科学实验卫星，也就是我们所说的墨子号；此后又建设成功了，长达1000多公里的京沪干线量子保密通信骨干网，同时他也是国际上第1条超长度的量子保密通信网络；还曾在全世界第1个搭建了地空一体化的广域量子保密通信网络的图形，依靠着这三项研究成果，将中国在量子计算领域的研究带到了前所未有的世界领先地位，一举帮助中国成为世界领先的量子计算超级大国。

而第1台量子计算机神舟1号早都已经建成，并进行了初步的商业应用；2023年的3月份又研究出了全世界第1台超导量子计算机，也就是我们所说的神舟13号；目前正在研究全世界第1颗中高轨道的量子卫星，一旦研制成功，将打破目前全世界，在量子通信领域只能发射近地轨道卫星的记录，在中国迅速构建天空地海一体化的量子领域中写下浓墨重彩的一笔。在可以预见的将来，中国僵尸世界上第1个投入量子计算机全面商业化运营的国家，当然这个时间并不一定会像我们期望的那样来的那么快，最早可能在10年到15年内，当然按照目前正常的研究进度和世界各国研制进展来看，其他国家的研究进度肯定比我们要慢，中国必将在量子计算领域持续领跑世界！

当然可能有的小伙伴会说在去年的11月上旬，英国的一家媒体就报道了美国 IBM集团已经见证了实现了包含433个量子比特的全球最大量子计算机的诞生，当然从数量上来讲，好像是IBM制造的量子计算机更先进一点。但事实并非这样，因为我们的量子计算机是光子计算机，这其中是有着本质的区别的。据去年11月9号，英国新科学家杂志公布的消息显示美国IBM，osprey也就是鱼鹰计算机。包含433个量子比特，边再一次打破了其此前创造的127个量子比特计算机的记录。同时是美国谷歌公司53的比特希克莫计算机的8倍多，单纯在数量上的进步并不能说明什么，因为截至目前人们在量子计算机，但知道路径上还存在着极大的分歧，比如说前面所提到的谷歌和IBM他们将量子比特建立在电路的基础之上，未来要依靠绝佳导电的超导体材料作为保障，而这种材料又极难找到；另外更多的人的路径，主要是希望通过运用极为强大的原子光链子粒子，以及带电原子等的装置，进行建造和推广应用。

而前文提到的鱼鹰量子计算机是把芯片连接到传统电的装置上，建控制器所操纵的量子比特，相关的系统连接也需要专门的团队设计，以实现量子比特的精确调控。然而超导线只能在接近绝对零度的条件下才具有超导性能，可爱这个量子计算机的保存方面也是有一个特定的冰箱制成的，而保持所有导线的温度在绝对零度左右就成了一个极难完成且又必须完成的任务，当然今年6月份，美国又宣称自己在常温超导领域实现了重大突破，但是现有证据还并没有直接证明与量子计算机的研究有直接联系。而量子计算无论再难，都必须走下去，全世界这都是共识。人们之所以对量子计算机有主复杂的热情，从其原理上来讲是这样的，量子比特由于量子力学自身具有的奇异特性能够同时代表0、1和01、10的组合，因此其与目前的传统超级计算机相比其各类复杂异常的运算，就成了小儿科。

比如利用量子计算机，我们在研究生物学亚原子的特定条件下可以模拟相关化学反应。在这方面我们前文提到的谷歌公司推出的希沃克量子计算机在2019年正式面试，当时谷歌公司骄傲的宣称，该计算机能够完成一系列由传统的超级计算机所不可能完成的任务，随后，其量子霸权又受到来自本国IBM以及世界各国的多次重大的挑战。鱼鹰量子计算机就是其中重要的一个，就其计算存储的数量和状态来讲，一台传统计算机得要有比已知目前宇宙中所有的原子数量之和还要多的比特数，才能赶上鱼鹰量的计算机的计算速度和效果。不可想象吧？而纲为重要的意义在于正如戴尔所说鱼鹰量子计算机的制造，在一定程度上证明或者告诉了我们到底人类能够制造出多先进的量子芯片，这一探索意义深远：最终的结果是我们惊奇的发现，确实可以把400个以上的量子比特集成的一块芯片上各负其责的完成奇妙的任务。遇到的瓶颈性的关键问题就是超导材料以及降噪两大拦路虎。

关于降噪问题的提出，主要是物理学家普遍认为。量子比特跟着时间的变化，自身的量子特性会减弱乃至相师，这样的话量子计算机在计算的过程中就会出现错误，因此产生不和谐的杂音，如何保证计算的精确性，也就是消除噪音，就是IBM鱼鹰量的计算机所要面临并且积累克服的一个核心问题。但是更为让人充满期待的是，IBM集团相关的研发团队更是提出了在2023年也就是今年前制造一台超过1121个量子比特的量子计算机，滨江还会配套开发一种更小的芯片，用来测试新的量子比特连接和排列的方式，以减少计算错误降低噪声。一旦研制成功量子计算机，在密码解锁方面就会独步全球，一切密码技术--传统的密码技术在量子计算机的面前都会成为透视眼，因为它采用了通过量子算法操控量子比特实现快速计算的一种装备，它通过并行的运算方法，实际上就相当于并联了极高数量的电子计算机，同时进行并行的数学运算，而2019年12月9日发布的谷歌墨西克量子的计算机运算速度比传统超级计算机芯片上运行的速度模拟装置就超过1亿倍。

当然此类量子计算机，与光子计算机相比又是小巫见大巫了，我们不妨做一个简单的，比较潘建伟院士所制造出来的255个光子计算机，比谷歌量子计算机，又快1000 万倍。除此之外将来超高性能的计算机还有以下几个研究方向：比如生物计算机；超导计算机，纳米计算机和化学计算机的，虽然这些计算机都处于探索试验的阶段，但是只有想不到，没有做不到科技进步，永无止境，未来没准儿哪一天上述几种新类型的计算机也可能一跃而成为奇迹，再次引领计算风骚，未来的密码破译，战场形势模拟，尖端武器的研究与制造，甚至是战争的发起，以及防空反导，情报分析等各个方面都将借助超级计算机，甚至是光子量的计算机等最新的运算手段实现全新的突破，服务于国防建设和经济社会发展等各个领域！

全球各国在超级计算机方面的竞争日趋白热化，比如中国的太湖之光等一系列超级计算机连续多年在全球超级计算领域霸榜，但是随着美国的超级计算领域，近两年的发力，并持续夺得第一的位置（美国橡树岭国家实验室超级计算机frontier获得2022年世界第1位），日本富士通和芬兰。 L mi超级计算机分列第二第3名，中国的太湖之光暂居第6位，虽然成绩也不错，但是还需要进一步努力！而潘建伟院士团队，研发的光子计算机终于帮中国扳回了一局，甚至为中国在全球量子计算领域中开辟新赛道，创造新引领，提供了重要的保障，增强了信心，为我们弯道超车，在量子计算领域继续保持世界领先地位，先巩固我们的在超级计算领域的优势地位，稳稳抓牢世界，科技发展最前沿，具有深远的影响！

中国，中国人的智慧，中国人的坚持，一切艰难险阻都会为中国人创造历史，赢得世界的努力而让路，让我们拭目以待吧！