未来，量子计算机有望远超超级计算机的计算能力。日本首个国产量子计算机的试制机由日本理化学研究所（简称理研）率领的团队开发完成，并于3月27日开始对外提供“量子计算云服务”。在美国、中国等国家在加速开发量子计算机的背景下，日本此举的目的是扩大量子计算机的使用，以提高软硬件的先进性并探索用途，促进人才培养。
日本首台国产量子计算机。 左边的白色冷冻机内装有64量子比特的集成电路芯片，通过多条连线连接到右侧的控制装置（3月27日拍摄于埼玉县和光市理化学研究所）
这台日本首次国产的量子计算机，设置在位于埼玉县和光市的理化学研究所内。作为量子计算的基本单位的量子比特，一个配置了64个量子比特的集成电路芯片被安装在磁屏蔽中，然后再将磁屏蔽装置放入可以冷却到接近绝对零度的冷冻机中，并与控制设备相连接。
日本理化学研究所量子计算机研究中心主任中村泰伸在当天的新闻发布会上表示：“计算技术在不断进步，有待人类破解的课题也无穷尽。所以量子计算机引发了人们的关注，现在它还很小，能做的事情也有限。但这台机器能让有着不同兴趣的研究人员和技术人员利用它来做尝试，扩展研究领域，这便是这台量子计算机的重要作用。我们希望收到反馈并改进系统。”
在新闻发布会上的中村主任（3月27日拍摄于理研）
这台量子计算机的基本元件采用超导体方式。目前，64个元件中有53个工作。有问题的11个正在维修升级。各个元件排列在一个平面上，而号线与之垂直。据介绍，采用这样的结构是为了将来能简单地扩展量子比特。
该量子计算机项目是在文部科学省的“光和量子飞跃旗舰计划（Q-LEAP）”下，由理研、产业技术综合研究所、信息通信研究机构、东京大学、大阪大学、富士通、NTT等联合推进的。该项目还得到了科学技术振兴机构（JST）“战略性创造研究推进事业”（至去年3月）的支持。
此次推出的云服务目前还仅限量子计等研发的非商业用途。服务在注册后免费，通过互联网使用。随着系统的稳定和扩展，将来还会扩大适用对象。
量子计算机是根据构成物质的原子和电子等“量子”世界的物理法则——“量子力学”来进行计算的。传统计算机根据施加在半导体上电压的高低来表示0和1，进行二进制运算。而量子计算机则利用量子力学世界中0和1叠加同时存在的状态，以并行方式处理多个计算。随着社会信息量的飞跃式增长，利用现有技术实现的半导体微细化即将到达极限，量子计算机有望成为实现革命性信息处理的基本技术。
对于即使是超级计算机计算量也很大的复杂问题，量子计算机有望大显身手。可能应用的领域包括化学、新药开发、医疗、能源、材料等。还设想用于人工智能、金融、物流等领域。如果量子技术被用于密码破译，则可能会导致政府和商业机密的泄露，量子计算机对于国家安全保障也极具重要性。
64量子比特的集成电路芯片（图片由理研提供）
美国的谷歌、IBM、中国科学技术大学、浙江大学等都在推进量子计算机的开发。与中美相比处于落后位置的日本希望通过产学官合作，利用此次的试制机加快研发速度。然而，据说真正实用化需要100万量子比特，计算错误的纠错技术和精密控制技术也存在大课题，距离实用化还有很长的路要走。
中村主任表示：“实现量子计算机是个具有挑战性的课题。全球已经有几个团队走在了前面，但这项技术还有很长的路要走，会花费很多时间，所以还有很大的空间可以让我们为此做出贡献。”
量子计算机作为支撑未来社会的基础技术，拥有巨大的前景。相关研究和开发将是一项长期的工作，因此培养优秀的研究人员并确保持续稳定的人才梯队也是一项重要课题。量子计算机可以在人们的日常生活中发挥作用，技术的拓展对于产业经济等多方面都会产生积极的影响。我们将密切关注日本的实力会提高到什么地步。
原文：草下健夫/JST Science Portal 编辑部
翻译：JST客观日本编辑部
【相关链接】
理化学研究所新闻稿 “利用量子计算机的量子云服务启动，国产超导量子计算机首款机型公开”（日文）
JST“光和量子飞跃旗舰计划（Q-LEAP）”
