量子計算怎麼了？包含多層含義：1.量子計算發展到什麼程度了？2.量子計算為什麼最近這麼火？3.量子計算是“陰謀論”？包括：是否是吹牛B？是否是騙錢？是否是另一個美國的“星球計劃”？等等 要說清楚這件事兒，還真不容易，還是以量子計算發展為線索談起吧~！
其實量子計算與量子力學密不可分。19世紀末20世紀初，物理學處於新舊交替的時期。生產的發展和技術的提高，導致了物理實驗上一系列重大發現，使當時的經典物理理論大廈越發牢固，欣欣向榮，而不協調的只是物理學天空上小小的"兩朵烏雲"。但是正是這兩朵烏雲卻揭開了物理學革命的序幕：一朵烏雲下降生了量子論，緊接著從另一朵烏雲下降生了相對論。量子論和相對論的誕生，使整個物理學面貌為之一新。 量子力學是現代物理學的基礎理論之一，是描寫原子和亞原子尺度的物理學理論。1900年，普朗克在分析黑體輻射實驗後，提出輻射量子假說（即，假定電磁場和物質交換能量是以間斷的形式（能量子）實現的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數稱為普朗克常數）量子力學在現代物理學範疇內，正式登堂亮相。 經過100多年的理論研究和實踐探索，人類已經實現了對量子現象的分析、解釋和利用，甚至具備了小規模量子的製備與精確操控能力。所以，單（或少量）光子的量子密鑰傳輸（小白認為的“量子通信”）得以實現，中國在該領域的研究與大膽應用，無容置疑是國際領先的。某院士也藉此成為中國科學界的巨星。 而該領域，繼續深入下去開展的研究是中、大規模的量子的製備與精確操控能力。如果具備了這種能力，則具備了遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的能力。這種新型計算模式就是”量子計算“。
量子計算機（quantum computer）是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。更廣義的來說：當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。（並不一定是基於量子器件喲，只不過目前量子器件是能實現處理和計算量子信息的最好裝置而已） 量子計算的概念最早由阿崗國家實驗室的P. Benioff於80年代初期提出，他提出二能階的量子系統可以用來仿真數字計算；稍後費曼也對這個問題產生興趣而著手研究，並在1981年於麻省理工學院舉行的First Conference on Physics of Computation中給了一場演講，勾勒出以量子現象實現計算的願景。 1985年，牛津大學的D. Deutsch提出量子圖靈機（quantum Turing machine）的概念，量子計算才開始具備了數學的基本型式。然而上述的量子計算研究多半侷限於探討計算的物理本質，還停留在相當抽象的層次，尚未進一步跨入發展算法的階段。 真正引起人們關注，並感受到量子計算”威力“的是，1994年，貝爾實驗室的應用數學家P. Shor指出，相對於傳統電子計算器，利用量子計算可以在更短的時間內將一個很大的整數分解成質因子的乘積。即”偉大“的shor算法誕生了。由於shor算法直接”擊垮“了常用的經典公鑰密碼體制，因此引起了廣泛的關注。 這個結論開啟量子計算的一個新階段：有別於傳統計算法則的量子算法（quantum algorithm）確實有其實用性，絕非科學家口袋中的戲法。自此之後，新的量子算法陸續的被提出來，例如：1996年，同在貝爾實驗室的grove提出了grove算法，量子計算的grove搜索算法遠超出了經典計算機的數據搜索速度（耗費的時間是經典搜索的平方根關係），很輕鬆地“秒殺”傳統經典計算機。 接下來所面臨的重要的課題就是如何去建造一部真正的量子計算器，來執行這些量子算法。 許多量子系統都曾被點名做為量子計算器的基礎架構，例如光子的偏振（photon polarization）、腔量子電動力學(cavity quantum electrodynamics,CQED）、離子阱（ion trap）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）等等。截止目前，考慮到系統的可擴展性和操控精度等因素，超導系統走在了其它物理系統的前面。 2018年1月CES 2018上，Intel正式展示了49量子比特超導量子計算芯片——Tangle Lake。2018年2月IBM's inaugural Index 開發者大會上，對外展示了50個超導量子比特原型機，並公佈了其內部結構圖。2018年3月，google發佈了72量子比特的超導量子芯片——Bristlecone。Bristlecone量子芯片單量子比特門錯誤率為0.1％，雙量子比特門錯誤率為0.6％，已經無限接近google之前給出的：”實用量子計算機的最低錯誤率必須在1％以內，並且接近100個量子比特“的說法。 值得關注的是仍有許多量子系統在被用於量子計算上很有前景，例如：自旋量子、拓撲量子等。 微軟就在2018年的Build大會（微軟全球開發者大會）上宣佈：微軟能夠在五年內造出第一臺擁有100個拓撲量子比特（Topological qubit）的量子計算機，計算力相當於1000個邏輯量子比特（logical qubit），並且將其整合到自己的人工智能雲平臺Azure當中。Intel自產量子芯片晶圓Intel在CES 2018上CEO Brian Krzanich又展示了一種微小的新型“自旋量子位”芯片，這款芯片比鉛筆的橡皮擦還小，是目前Intel最小的量子計算芯片，這也成為Intel量子計算機向前邁進的標誌。與此前在Intel的量產的量子芯片不同，最新的晶圓專注於自旋量子位而非超導量子位，這種技術更容易擴展。... ... 綜上，可以回到第一個問題了，由於目前人類僅具備了小規模量子精準操控能力，因此，目前的量子計算裝置所能實現的量子比特還沒有超過100。 2017年11月的《自然》雜誌採訪中，谷歌量子計算專家John Martinis提出，當一臺量子計算機具有大約50量子比特的時候，其計算能力和速度將超過世界上任何計算機，能解決經典計算機所解決不了的問題。因此，業內也將達到50量子比特的計算機稱為達到了“量子霸權（Quantum Supremacy）”。 目前，這個”霸權“爭奪，已經成為世界大國、各大企業、研究機構等相互比拼的主要目標了。大家紛紛預測，2018年將決定量子霸權歸屬，但直到今天為止，這個”霸權“歸屬還尚無定論。 但必須說明的是量子計算領域的物理學基礎已經基本完成，實現量子計算不再受困於基礎理論問題，而僅僅是個工程化問題了。 IBM量子計算中心Google量子芯片安裝大家已經看到了量子計算實現的曙光，因此，Google、IBM、Intel、微軟等當今IT也巨頭才在該領域競相投入，紛紛給出了5-10年實現量子計算商業化的roadmap。世界範圍排得上號的研究機構和大學沒有從事量子計算領域研究的人員都不好意思進入一流行列啦。可以說，IT界目前最大的投資、最聰明的頭腦，最有實力和勢力的機構都在”拼了命“研究量子計算。 因此回答第三個問題，量子計算的研究不存在”陰謀論“。至於說，是不是有些研究成果被過分誇大，那是商業和媒體的事情，不再這討論。 上面討論的都是”通用“量子計算機，而”專用“量子計算機。專用領域（尤其是化學等領域）量子計算早有成熟產品和應用啦~~！！ 在2007年，加拿大計算機公司D-Wave展示了全球首臺量子計算機“Orion（獵戶座）”，它利用了量子退火效應來實現量子計算。該公司此後在2011年推出具有128個量子位的D-Wave One型量子計算機並在2013年宣稱NASA與谷歌公司共同預定了一臺具有512個量子位的D-Wave Two量子計算機。2017年 D-Wave的專用機做到了2000量子位。2014年1月，美國國家安全局（NSA）正在研發一款用於破解加密技術的量子計算機，希望破解幾乎所有類型的加密技術。投入巨資 投入4.8億進行“滲透硬目標”。2018年6月舉行的德國漢諾威電子展（CEBIT）上大眾汽車展示與量子計算相關的研究工作。通過新開發的算法，大眾可根據不同的標準對電池的化學成分進行模擬，並提供可直接用於生產的設計方案。這包括了重量、最大功率密度或電池組裝等不同的標準，將減少時間成本和資源耗費，顯著加快電池開發過程。... ... 量子計算領域的研究還包括：量子計算理論、量子計算模擬、量子計算基礎軟件、量子算法等等。 綜上，通用量子計算正在迎接黎明前的曙光；而專用量子計算，則處於剛剛”日出“時刻。 不容忽視的是量子計算一旦成為現實，將帶來”微觀“視角的IT業大變革，打破現有大集團，乃至大國間的戰略平衡，這也是國家和企業機構不惜投入的一個重要因素。在這個窗口期，加緊加快進行量子計算領域的研究絕對是”最佳時機”“迫在眉睫”的選擇。這也是針對第二個問題：量子計算為什麼這麼“火”的回答。 到這裡不得不說，關於量子計算機的上述三個問題需要科學對待，回想電子計算機誕生的整個過程，顯然量子計算機也不算神秘，只不過是人類對計算追求的一種實現方式和工具化而已，且這個工具真的可能很快來臨了~！
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