在人類的科技發展史上，計算機無疑是一個極為重要的發明，不過隨著科技的日益進步，傳統計算機現在已經逐漸進入瓶頸期，而要徹底改變這種情況，我們就需要一種更加強大的計算機——量子計算機。
簡單來講，傳統計算機使用的“經典比特”，即通過電路的高低電平來表示“0”和“1”，而當其工作時，只能將“經典比特”進行串行處理。
而量子計算機使用的則是“量子比特”，其“量子疊加態”可以同時處于多種狀態，更重要的是，量子計算機還可以利用“量子糾纏”讓“量子比特”之間共享自身狀態，從而實現強大的并行計算，在這種模式下，隨著“量子比特”數量的增多，其計算效率就會指數級地上升，進而具備了遠超傳統的串行計算的優勢。
在過去的日子里，科學家們一直在致力于與之相關的研究工作，近日一個好消息拿過來，在量子計算機研究領域，中國科學家取得了重大進展。
一個由中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、彭承志等科學家組成的研究團隊，成功研發出105比特超導量子計算原型機——“祖沖之三號”，測試結果顯示，在處理量子隨機線路采樣問題時，其速度比目前世界上最快的傳統超級計算機還要快1000萬億倍，從而再次刷新世界紀錄。
（↑“祖沖之三號”芯片示意圖，圖源潘建偉團隊）
簡而言之，所謂量子隨機線路采樣問題，是一個量子計算機的經典測試問題，其內容是模擬一個量子系統在不同初始狀態下的演化過程，并采樣出系統的最終狀態。
這類問題的解決，傳統計算機需要巨大的計算資源，而從理論上來講，量子計算機通過其獨特的量子特性，可以在極短的時間內完成這類計算任務，因此，成功解決量子隨機線路采樣問題，就說明了量子計算機的計算能力可以在特定任務上，遠遠超越傳統超級計算機。
之所以說是再次刷新世界紀錄，是因為早在2021年，潘建偉團隊就成功研發出了66比特的超導量子計算原型機——“祖沖之二號”，并用其驗證了量子計算機在量子隨機線路采樣問題上的優越性，當時的測試結果表明，“祖沖之二號”比世界上最快的傳統超級計算機快了1000萬倍以上，從而刷新了當時的世界紀錄。
（↑“祖沖之二號”芯片示意圖，圖源潘建偉團隊）
根據科學界的主流觀點，量子計算機的發展可大致分為3個主要階段，分別是：
可以看到，“祖沖之三號”的問世，標志著我們在量子計算機研究領域邁出了極為堅實的一步。當然了，未來我們需要面對的挑戰還有很多，例如在量子計算機的工作過程中，“量子比特”非常容易受到外界的干擾，為了確保量子計算機的可靠性和可擴展性，科學家就必須引入量子糾錯技術，以補償和修正這些不可避免的誤差。
在此研究領域，“表面碼”是一種很有前景的量子糾錯技術，該技術利用一組冗余的物理“量子比特”來編碼一個邏輯“量子比特”，并通過測量特定的穩定子算符來檢測和糾正錯誤。
這種技術的一個核心參數是碼距，通常為一個奇數 ，表示構成邏輯“量子比特”所需的物理“量子比特”陣列的邊長，碼距決定了量子糾錯的能力，更高的碼距意味著能夠糾正更多的錯誤，進而提升計算的可靠性。
就目前的情況來看，潘建偉團隊正在致力于碼距為7的表面碼糾錯研究，按照計劃，如果研究取得突破，將進一步把碼距擴展到9和11，相信隨著研究的順利開展，量子計算機的性能還將得到大幅提升，或許我們可以樂觀地認為，在不遠的未來，我們就將進入量子計算機的時代。
