中科院团队利用量子优势，解决经典计算无法完成的实际难题( 二 )

三、模拟一些复杂的量子多体系统。解决强关联系统的一些物理难题，例如高温超导的机理。
一旦“量子计算和量子模拟”方向获得突破性的进展，就可以解决多领域应用层方面的问题
利用量子优势，解决经典计算无法完成的实际难题
虽然经过近几年的科研实践， “量子计算和量子模拟”方向取得了显著的成绩，但是该领域仍然有诸多问题亟待解决。
在硬件层面，在工艺角度，如何设计和制备高质量的大规模集成量子芯片是当下要考虑的问题。通常情况，量子系统的扩展性和噪声水平是两个相互竞争的关系，如果一个量子系统的噪声水平较低，则不易与外界耦合，因此扩展性较差，反之亦然。
譬如，金刚石色心的噪声水平很低，其相干时间甚至可以达到秒级，但是其扩展性很差，基本无法实现大规模集成；而超导电路的扩展性很好，但是退相干时间远远小于金刚石色心。
因此，科学家需要在这两个问题上做一些“博弈” 。值得注意的是，目前超导电路可以认为是在这场“博弈”中最成功的平台之一，但是离真正的通用量子计算机还有一定的距离，这也是量子计算的一个极大的原理上的挑战。
除了量子芯片设计和制备上的工艺外，量子系统的操控也面临较大的阻力。要想实现低错误率的量子计算机，必须要保证操控的精度。然而，目前的操控技术的误差还远远不够。
以超导的“串扰”为例：超导量子比特通过微波信号来进行操控，在操控过程中，当科学家用微波控制某个特定比特时，其微波信号也会同时泄露到其他量子比特上，从而导致一些操控错误。
当然，除了串扰问题，还有很多其他操控错误以及读取的错误。对于大规模集成的超导量子比特系统，这些操控和读取错误的存在使得高精度操控异常困难。
在软件层面，不论处于量子计算发展的哪个阶段，都需要找相对应的合适算法，将这些系统应用起来。
未来，该团队主要在更大规模、更高精度的超导量子电路方向进行继续探索。同时，在软件方面，将聚焦于如何展示和利用量子优势使量子模拟逐渐打败经典计算，最终解决某些行业中存在的实际问题。
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