計算機的發(fā)明和廣泛應用對人類的科學研究、生產生活等產生了深遠的影響。計算機具有強大的信息存儲能力、自動化和高速計算能力，可以在短時間內處理海量數(shù)據(jù)。為了滿足人類對處理更多數(shù)據(jù)的需求，人們構建了超級計算機，其計算數(shù)據(jù)處理能力獲得了巨大的提升。
超級計算機仍然無法滿足人類的需求。為了解決這個問題，一種基于量子力學原理的全新計算機技術應運而生。量子計算機相較于傳統(tǒng)計算機具有更強大的算力，能夠解決傳統(tǒng)計算機難以解決的復雜問題，加速科學研究的進展。此外，量子計算機還可以加速人工智能的發(fā)展，因為人工智能算法通常需要大量的計算資源。
由于量子計算機對未來世界格局以及人類科技發(fā)展具有重大意義，世界各大國都投入了大量的人才和資源進行研究。雖然中國在量子計算機技術方面處于全球領先地位，但美國作為世界第一科技大國，也在量子計算機技術研究方面取得了重要成果。
近期，美國IBM公司在2023年12月初召開的量子峰會上宣布了重大成果，發(fā)布了多款量子計算軟硬件產品。
其中最引人注目的是一款名為“IBM量子系統(tǒng)2”的超導量子計算原型機，其基于第3代量子芯片Heron。IBM量子系統(tǒng)2配備了3個Heron超導量子芯片，每個芯片擁有133個量子比特。設備采用六邊形的模塊化設計，單臺重達9噸，寬6.7米、高4.6米。這種模塊化設計便于擴展，可以通過連接形成更強大的量子計算機。
由于采用了超導量子比特，該設備的體積巨大。超導量子比特的硬件基礎是約瑟夫森結，它由兩個超導體夾著一個絕緣層構成。通過向約瑟夫森結發(fā)射微波光子，可以操控庫珀對，從而保存、更改和讀出單個量子比特的信息。此外，IBM還在峰會上發(fā)布了另一款名為“Condor”的超導量子芯片，擁有1121個量子比特，是世界上第一個超過1000量子比特的量子芯片。
雖然中國在超導量子計算方面也有研究，早在2021年，中國就構建了國際上量子比特數(shù)最多的66量子比特的超導量子計算原型機“祖沖之二號”。這一成就得益于中國的重要科學家潘建偉院士，他被譽為中國的“量子之父”。但美國谷歌公司推出的70個量子比特的量子計算原型機“懸鈴木二代”已經打破了“祖沖之二號”的紀錄。而從已公布的研究成果來看，美國在超導量子計算機研究方面的技術水平已經強于中國。
這種情況的出現(xiàn)源于中美在量子計算領域的競爭。中美兩國都意識到了量子計算的重要性，并將其視為國家戰(zhàn)略的一部分。兩國都在加大對量子計算研究的投入，以爭奪技術領先地位。
中國在量子計算領域取得了一些重要的突破，如潘建偉院士領導的團隊在2020年實現(xiàn)了量子霸權，即在特定任務上超越了傳統(tǒng)計算機的能力。中國還在超導量子計算機方面取得了一定的進展，構建了具有大量量子比特的原型機。
美國在量子計算領域也有自己的優(yōu)勢和突破。谷歌公司在2019年宣布實現(xiàn)了量子霸權，并展示了其72量子比特的量子計算原型機。IBM公司也在不斷推進量子計算技術，發(fā)布了新的量子計算硬件和軟件產品。
中美在量子計算領域的競爭不僅體現(xiàn)在技術上，還涉及到政策、資金和人才等方面。兩國都制定了相應的發(fā)展計劃，并投入了大量的資金用于研究和發(fā)展。同時，吸引和培養(yǎng)高水平的科學家和工程師也成為兩國的重要任務。
中美之間的競爭推動了量子計算技術的突破和進步。無論是中國還是美國，都在努力推動量子計算的發(fā)展，并希望能在這一領域取得領先地位。這種競爭有助于推動科學研究的進展，加速了量子計算技術的商業(yè)化和應用推廣。
