陆朝阳：在量子世界里，孙悟空的分身术、筋斗云有没有可能？｜2021腾讯青少年科学小会演讲( 五 )

为了保证量子计算非常健康地发展，目前我们国际学术界就定义了三步走的里程碑目标：
第一，造出一个用量子力学原理运行的一个装置来。它不是所有的问题都能够比经典计算机快，但是对一些特定的问题要能够超过超级计算机的计算能力。目前在这个里程碑上，由Google和美国的加州大学组成的联合团队和由我们中国科学家研发的“九章”量子计算机，分别在超导和光学体系上达到了“量子计算的优越性”目标。
我们之后的一些研究计划是，去操纵更多的量子比特，来造出一些专用的量子模拟机以及最终通用的量子计算机。

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在目前我们所研究的各个物理体系里，有光子、有原子、有一些固态的体系，其中有一种方法是用光子的方法来实现“量子计算的优越性” 。这个方法叫“玻色取样” ，最早是由美国麻省理工学家的Scott Aaronson教授把这个方案提出来的。去年我们真正把这个实验做出来之后，他也获得了一个国际计算机协会的大奖。
这个理论做出来之后，其实真正的挑战是在于实验上怎样把这么一种空想变成现实。我们在7、8年之前，要开始做这个实验的时候，遇到了很大的挑战。
当时把能够实现“九章”的三个关键的部件，就是量子光源、量子线路、探测，我们当时把世界上能够做到的最好水平全部拿过来集合在一起，发现我们要实现50个光子的时候，不用说我们后面“九章”做了70个光子，即使只做50个光子的时候，最终的计数率是10的负150次方赫兹。
这是一个什么概念呢？比如我们去买双色球彩票，中奖的概率大概是10的负7次到负8次，就是说这个概率非常小。我们得连续中21次双色球大奖，这么小的一个概率，才能做到玻色取样50个光子的实验。

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所以，为了解决这个问题，我们在过去的十多年一直致力于发展高性能的量子光源、量子线路和探测器，以及锁相技术。屏幕里面就是“九章”的干涉一部分的照片。
除了要发展这样一些高性能的量子光源之外，还要把这些光子相位要锁定。难度相当于要在一个100公里的尺度里，让50匹马从北京跑到天津，到达天津的时候， 50匹马之间不能够超过一根头发丝的距离。

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这个动画给大家展示了我们从量子光源的产生，到进入干涉仪的装置，到最后把它探测出来，求出结果的一个过程。