2019-10-25 18:03:02 佚名

闲锋资讯

科学的发展无比惊人，在计算领域也一样，目前已经进入了量子计算的时代。人工智能和大数据时代都需要海量的计算。通用量子计算机是最强大的，也是最难构建的，一个真正通用的量子计算机，可能会使用超过10万个量子比特，有些人估计速率可达到1M量子比特，而今天我们可以访问最多的量子比特甚至也不过是128。在围棋领域战胜世界冠军的AlphaGo，就是因为Google的量子计算特别的先进和快速，综合学习了无数盘棋局的招数和专业的能力。

通用量子计算机，背后的基本思想是用户可以用量子计算，应用于任何大型复杂问题，这包括求解退火方程和模拟量子等。目前普通计算机已经不能适用于复杂的行业。传统计算机的效率低下，比如医疗健康领域，农业领域，和数字安全领域。2016年中国推出了世界上第一颗量子卫星，其通信的安全性达到了经典计算机难以破解的水平。另外，电子计算机也能够加快人工智能的发展，比如促进计算机视觉模式识别，语音识别和机器翻译等。机器会以类似人的方式更有效的执行复杂任务，从而达到通用的人工智能。2019年，IBM在美国消费电子展上展示了，已开发了世界首款商业化量子计算机，阿里和华为也已在量子计算领域展开布局。量子计算在将来应用将越来越广泛。

南海一帆冲浪

首先很荣幸回答你的问题。随着今天的科学技术不断的提升，人类不光在宇宙方面做出了重大的文章外，还在一个无限小的世界做出了文章，这就是微观世界中的量子世界，什么是量子呢，量子是比细菌还要小十万亿倍的单位。它非常的小，常见的量子为电子、中子、以及质子，而它们则是组成原子核的重要组成。

现代的计算机，虽然系统非常的发达，并且运算速度超级快，但是都无法拜托一个问难，那就是独立运算的能力。无论计算机的芯片多么强大，运算速度多么快，它始终都在围绕着一个问题一样，举个例子来看：1+1+1+1+1，对当代的计算机来看，它瞬间能计算出等于5，但是它的计算方式确实1+1=2,2+1=3,3+1=4,4+1=5。随着这速度非常的快，但是一旦进行大数据计算的时候，它就会变的异常的缓慢。而量子计算机则不同。

量子计算机采用量子算法的量子比特，它和传统计算机的编码一样，但是算法却不同，还是上边的那个例子，1+1+1+1+1+1，量子计算机的计算方式是同时开始的，也就是1+1=2，1+1=2,4+1=5，这就是不同的区别，也就是说普通计算机在进行一种算法的时候，量子计算机已经用了多种方式运算，并且是同时运算得出了结果。

这就好比人在迷宫中迷路了一样，传统计算机的方式，就是一个人去找出口。但是必须一个一个找，因为只有你一个人，而量子计算机则不同。它可以进行分身，无数次的分身，这样无数个你都在寻找着出口，这样显然量子计算机就快了很多，因为传统计算机进入死胡同的时候，量子计算机已经找到了出路，这就是它的计算方式。

在对大数据，加密数据进行计算和破解的时候，它的功能是超级强大的，至于功能嘛！官方暂时也没有透露，有关数据也没有公布，我们只能去猜测。但是量子纠缠是可以被应用到量子计算机中的！仅仅这项功能就是传统计算机没法相比的，最终你会发现！量子计算机比普通的计算机强几百倍都不止！

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宇宙V空间

问的太好了，已经超乎我的学识范畴。量子？上次听说还是在一个传销组织，说什么量子技术种植。

说句难听的方言“量子就是个*子”，在你学识范畴以外，你都无法了解其基本属性，这玩意就像是天方夜谭。

量子作为最基本，现知人类知识体系单位最小，现今可利用的物理最小单位传输，其传输速度和信息准确性肯定比现有基本技术更迅速更精准。

强大是因为组织庞大，传输效率高，所以量子计算机在现在而今眼目下作为最强无可厚非。但是，人类在进步，以后肯定会有更强劲的技术。就像现在的4G和即将的5G，都是十年前我们无法想象的。所有的东西都在表达一句话。

生命不止，奋斗不息。加油吧，地球人。

裹上果志

注

宏大的工程挑战往往需要巨大的耐心。这对于量子计算来说是千真万确的。经过漫长的20年，如今我们已经从原理上得出“量子计算会无比强大”的结论。量子计算机在短短几分钟内就能解决普通计算机需要花费天文级的时间才能够计算出的问题。但是，制造这种机器的工作几乎还没有越过起跑线。事实上，我们仍在试图寻求最佳的构建材料。

候选材料都相当奇特：由铝等材料印刷出来并冷却到0.01开尔文的超导电路；盘旋在芯片之上、用激光处理过的浮动离子；以及截留在金刚石基体中的氮或其他原子。

这些材料都曾被用来制造最基本的演示系统，使用几个量子比特对较小的数字进行分解或对固态材料的一些行为进行模拟。但这些各异的量子处理元素正面临着来自一种绝对俗套的材料的激烈竞争：传统的硅。

作为潜在的量子计算材料，硅的兴起相当缓慢，但研究结果让它成为了领先的竞争者。加拿大本那比市西蒙菲莎大学的一个研究组与我们在伦敦大学学院的研究小组证明了在室温下硅材料可维持量子比特状态39分钟，在低温下可保持3小时。这按照量子计算标准就相当于永恒了（其他系统可维持状态的时长通常以毫秒或更小的单位计算），而这正是制造具备通用功能、超越传统计算机、可实现大规模计算的量子计算机所需的那种稳定性。

作为硅的忠实粉丝，我们都深受鼓舞。50年来，硅促进了传统计算稳步而快速的发展。传统计算机稳步获利的时代可能即将结束了，但是量子计算机的制造让这一材料的前景更为光明。硅可能会迎来它的“第二春”，起码会像第一次一样炫目。

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量子计算机是什么？简单地说，它就是一个依据量子力学定律存储并处理信息的系统。这意味着在实际中，其基本计算组件——更不用说这些组件的运作方式——与当今我们能联想到的传统计算形式有很大差别。

虽然听起来很奇怪，但在量子世界中，一个物体可以同时以两种不同的状态存在——这种现象被称为叠加。这意味着，与普通的比特不同，一个量子比特（或量子位）可以处于一种复杂的状态，同时是0和1。只有当你对量子位进行测量时，它才会被迫取两个值中的一个。

当一个量子计算机执行逻辑运算时，它会同时处理量子位状态的所有可能组合。这种大规模并行计算的方式被认为是量子计算机能够快速运算的原因。但通常人们只对这些计算中的一个子集感兴趣。对量子计算机最终状态的测量只会给你一个随机的答案，可能是也可能不是理想的解决方案。编写实用的量子算法的关键在于排除不想要的答案，这样你就能留下恰当的结果了。

目前有一家公司出售所谓的“量子计算”机器。这家公司是位于加拿大本那比地区的D-Wave系统公司。D-Wave公司的算法实现与研究人员对于量子计算的常规认识有些偏差。实际上，对于量子力学的本质以及量子计算机的潜力还存在很多讨论。

多数研究者们追求的是一种通用的量子计算机，它要能够运行任何量子或传统的算法。这种计算机不会在所有方面都胜过传统计算机。但对于某些特定的应用，它会非常有效。一个迅速引起情报部门关注的应用是，它能够以高于最好的传统算法指数倍的速度对大量数据进行因子分解。它能够在短时间内破解今天的计算机无法有效破解的加密代码。另一个有前途的领域是，它能够高速且非常逼真地模拟量子力学系统，如分子的行为。这对于药物和材料的研发可能是一大福音。

小城市的童童妈

量子属于信息分析所获得数据成果和理论结果。在科研成果与理论结果中起着主导和决定性作用。是科学探索、学习、研究与发展的战略思想前沿与理论实践的关键技术和发展的目标。

天籁人2

一个超级计算机需要一百年的计算，换成量子计算机的话，理论上只要0.02秒的时间。

此情彼感

2017年，美国国会举办听证会，讨论如何确保「美国在量子技术领域的领先地位」。

2018年，欧盟投入10亿欧元实施「量子旗舰」计划。英国在牛津大学等高校建立量子研究中心，投入约2.5亿美元培养人才。荷兰向代尔夫特理工大学投资1.4亿美元研究量子计算。

日本计划10年内在量子计算领域投资3.6亿美元。加拿大已投入2.1亿美元资助滑铁卢大学的量子研究。澳大利亚政府、银行等出资8300万澳元在新南威尔士大学成立量子计算公司。中国也积极投入到这场关乎未来的科技竞赛中。

01 量子计算，下一个必争之地

在争夺 5G 主导权的世界舞台上，各国你追我赶的态势，可谓群雄逐鹿。在硝烟弥漫的氛围当中，人们逐渐意识到了 5G 究竟给未来的世界带来怎样激动人心的序章，但人们所不知道的是：5G通信技术并非唯一影响未来科技和经济发展的关键技术。

量子计算，这个自上世纪就已经提出的概念，在媒体报道中时隐时现。

与5G相同，量子计算为计算机及建立在计算机网络基础上的现代信息行业也有着从「量变到质变」的巨大潜力。量子计算就像是算力领域的「5G」，它带来「快」的同时带来的也绝非速度本身的变化。

比如在围棋领域战胜全体人类的 AlphaGo，其实从其最初研发到最终战胜全球冠军，一方面是AI算法的「软成长」，另一方面是运行 AlphaGo 的 NPU 在算力上的「硬成长」。两者之间任何一个要素的发展都可能导致最终结果上 AlphaGo 变得更聪明。量子计算在算力上带来的成长，有可能造就第四次人工智能浪潮。

再比如在数字加密领域，当下几乎所有的数字加密都像是一把数学上的「锁」，这把锁的钥匙串上有几亿几百亿把可能打开它的钥匙。此时，基于一个朴素的假设即暴力破解者没有足够的算力把其中的每一个钥匙都做出来然后尝试，因此加密就是安全的。

当算力爆发式成长时，一个原本需要用计算机花费 15 万年计算的 300 万位数质因数分解，只需要一秒钟时间，于是，很多包括金融机构在内的密码加密全部失去了意义，而取而代之的是基于量子技术的超高运算性能的安全架构。

而正如通信技术多年积累在当下厚积薄发一样，量子计算所驱动的未来可能并不遥远。

在超导量子计算方面，中国的中科院量子信息和量子科技创新研究院、Google量子人工智能实验室、IBM并称国际上最强的三家机构。目前，Google处于最领先地位；中国已经发射了第一颗专门用于实现量子通信卫星。

2019 年 1 月 8 日，IBM 在 CES（美国消费电子展）上展示了已开发的世界首款商业化量子计算机 IBM Q System One。

波士顿咨询预计，到2030年，量子计算市场规模将达到500亿美金。

仅以美国制药行业为例，若复杂的原子水平的量子模拟在此刻得以实现，且有10%的公司愿意为这一技术买单，那就意味着量子计算在这一领域拥有150-300亿美元的市场机会。与之相比，目前全球高性能计算市场的总和为100亿美元。

02 什么是量子计算？

计算设备所依赖的无非是半导体芯片，所使用的逻辑是非常清晰简单的：利用 0 和 1，通过集成电路来控制和运算信息。

而量子计算机的出现，完全摆脱掉了我们之前对一台计算机的传统认知。

量子计算是通过控制光子、原子和小分子的各种状态，利用其与现有物理世界逻辑迥然不同的「量子物理学」来控制和运算信息。量子世界中所呈现出的运动状态和可能性，是完全不同于我们现在对固有世界的认知，所以也造成了很多人对量子计算投来不信任的目光。

为了正确理解量子计算，首先我们得在量子世界中了解两个状态：「纠缠态」和「叠加态」。

所谓「纠缠态」，就两个量子比特之间呈现一定的相关性，即其中一个是 A，那么另外一个和它处于「纠缠态」的比特就是 B；所谓「叠加态」，即这两个量子比特，都有可能既是 A，也是 B，也就是两种不同的属性叠加在一个量子比特上。（注：不是所有的量子计算都必须量子纠缠，量子纠缠是量子计算的非必要条件。）

了解抽象的物理现象还是摆脱不了用简单的比喻：经典计算机中的一个比特是「开关」，只有开和关两个状态（0 和 1），而量子比特是「旋钮」，就像收音机上调频的旋钮那样，有无穷多个状态（所有的 a|0> + b|1>）。

而当 N 个量子比特进入到计算过程中，它们各自的叠加态会带来 N 个不同的排列组合状态，这样一个处于叠加态中的量子系统，给我们带来的是：这 2 的 n 次方个基本状态的线性叠加。

具体而言，对于 n 个量子比特的量子计算机，一次操作就可以同时改变 2 的 n 次方个系数，相当于对 n 个比特的经典计算机进行 2 的 n 次方次操作。

但想要实现量子计算并不容易，长期以来量子计算仅存在于理论中。因为在量子力学中，测量是一个独特的操作。不测量的时候，系统是做连续演化的，我们可以预测系统的状态。

而在测量时，系统可能会发生突变，我们可能也会失去预测能力。由此导致的结果是，量子计算机很早就出现在了科学家们的构想里，甚至经历了整个20世纪末新世纪初的计算机行业爆发成长时期，却直到最近两年才逐渐出现可验证、可实操、可商用的量子计算机。

尽管如此，构造可被使用的量子计算往往需要非常特定的算法。只对少数特定的问题，人们才设计出了这样的算法。而对于大多数的问题，量子计算机还没有表现出明显的优势，因此现阶段描述量子计算的更准确说法是：量子计算有非常大的潜力，并且这样的潜力优势正在越来越明朗化。

03 量子计算赛道上的选手们

量子计算计算的原始概念可以追溯至上世纪70年代，那时经典计算机行业刚刚进入腾飞阶段。

1970年，斯蒂文·威斯纳（Steven Wiesner）就设想量子信息处理是解决密码逻辑认为较好的一种方式，这是量子计算最早的火花。

在1982年发表的一篇论述使用计算机模拟量子系统的论文中，诺贝尔奖得主、理论物理学家费曼认为，在经典计算机上模拟量子力学需要指数级的硬件投入，而他给出的建议则是，使用量子计算机。

而在 1994 年，贝尔实验室的休尔发布了一篇论文，一下子让量子计算的概念大放异彩。在这篇论文中，他展示了量子算法分解一个 1000 位的质因数所需要的时间，传统计算机大约需要 10 万万兆年的时间，而量子计算机的话只需要 20 分钟就可以做到。这样的对比，让量子计算的概念迅速传播开来。

在 1998 年，英国牛津大学的研究人员宣布他们在量子计算领域获得了突破性进展，可以实现两个量子比特来进行信息的运算。时间快进到 2017 年，IBM 证明了用 50 个量子比特来进行计算是可行的。在 20 年的时间内，量子比特的数目提升了 25 倍，略慢于经典计算机中的摩尔定律。

2016年8月16日1时40分，在酒泉卫星发射中心，长征二号丁运载火箭发射升空，中国发射出了全球首颗设计用于进行量子科学实验的卫星：量子科学实验卫星『墨子号』！2017年，“墨子号”实现了从北京到维也纳的7600公里的量子保密的通信。

在 2018 年，Google 展示了 72 量子比特的信息处理能力。在 8 月份，Rigetti Computing 公司宣布计划推出 128 比特量子芯片。

2018年10月，IBM 和德国慕尼黑工业大学的研究团队在《科学》杂志上发表的一篇论文，使用实际运行中的量子计算机首次验证了量子计算在处理一些问题时的巨大优势。

业界就量子计算的技术进步，也针对性的发明了一个词：「Rose 定律」，以区别于半导体芯片的技术发展定律「摩尔定律」。

而现在，Rose 定律所发挥的影响正在加速，真的是在越来越快的抬头。而如今，在量子计算中的存在的几大竞争对手，他们如下图所示：

D-Wave 是目前这个领域中资金最充足的私人量子计算公司，迄今已筹资 2.1 亿美元，其次是 Rigetti Computing（1.19 亿美元），硅量子计算（6600 万美元）和剑桥量子计算（CQC）（5000 万美元）。值得注意的是，自 2013 年以来，这四家公司的交易占该行业总融资的约 70％。此外，私营量子计算公司的交易总体上在 2018 年创下历史新高。

04 而量子计算中，又分了三个不同的赛道

由于之前谈到的，量子计算的实现往往与其最终应用有着直接联系，即解决特定问题采用不同方法。因此，在量子计算领域又分为三种不同流派：量子退火、量子模拟、通用量子计算。

1. 最适合解决优化问题的量子退火

换句话说，研究人员正试图在许多可能的变量组合中找到最佳（最有效）的可能配置。

例如，大众汽车（VW）最近进行了一项量子试验，以优化中国北京拥挤的城市的交通流量。该实验是与 Google 和 D-Wave Systems 合作完成的。

据大众称，该算法可以通过为每辆车选择理想路径来成功减少流量。想象一下，在全球范围内应用这一实验——优化每个航空公司的路线，机场时刻表，天气数据，燃料成本和乘客信息等，以获得最具成本效益的旅行和物流解决方案。

经典计算机需要数千年才能计算出这种问题的最佳解决方案。理论上，量子计算机可以在几个小时或更短的时间内完成。

退火还适用于一系列行业中的特定问题。例如，空中客车公司于 2015 年在其位于英国纽波特的工厂建立了量子计算单元。该公司正在探索数字建模和材料科学的量子退火。目前，工程师需要花费多年来模拟飞机机翼上空气流动的过程，而量子计算机仅需要几个小时来模拟在机翼上以各种角度和速度流动的每一个空气原子的运动状态，以确定最佳或最有效的机翼设计。

2. 针对诸如微观化学领域超复杂现象的分析解决：量子模拟

量子模拟致力于探索量子物理学中超出经典系统能力的特定问题。特别是，量子模拟器可用于模拟蛋白质折叠——这是生物化学最棘手的问题之一。

像阿尔茨海默氏症和帕金森症这样的大家都比较熟悉的致命疾病，就是错误折叠的蛋白质所引起的。研究人员测试新的治疗方法必须通过随机计算机模型来了解哪些药物会对每种蛋白质产生反应。

量子计算机可以帮助计算大量可能存在的蛋白质折叠序列，以制造更有效的药物。在未来，量子模拟将通过考虑每种可能的蛋白质及药物组合，来实现快速的药物设计测试。

3. 最强大和最具普适性的通用量子计算

通用量子计算机是最强大和最具普适性的，但也是最难构建的。一个真正通用的量子计算机可能会使用超过100,000个量子比特——有些人估计它的速率为1M量子比特。而今天，我们可以访问的最多的量子比特甚至也不过 128。

通用量子计算机背后的基本思想是，用户可以将量子计算应用于任何大型复杂问题。这包括求解上述退火方程，模拟量子等。

通用量子计算机就像人工智能领域中的“通用人工智能”，目前仍在科学的假设与科幻作品中。我们可能在很长一段时间内都无法触及到这一圣杯，但亦如人工智能一样，在我们追寻这一目标的途中，量子计算就会给我们回馈巨大的生产力。

05 我们即将迎来的量子计算世界

跨行业的量子计算领域中，随着量子计算资源成本的下降，将出现更多的行业参与者。随着越来越多的参与者深入研究这个行业，量子计算将会看应用到越来越多的行业上，特别是在当下某些情境中，传统计算机的效率十分低下。

比如医疗健康领域、农业领域、还有数字安全领域，值得一提的是：2016年，中国推出了世界上第一颗量子卫星，其通信的安全性达到了经典计算机难以破解的水平。

而更重要的是，量子计算有可能激发人工智能领域的再次蜕变。

量子计算机上的 AI 培训可以促进计算机视觉，模式识别，语音识别，机器翻译等。

量子计算机是可以用来加速人工智能技术的发展的，量子机器学习可以创建全新的 AI，机器会以类似人的方式更有效地执行复杂任务。从而有可能使得我们更接近通用人工智能。

虽然量子 AI 仍然是非常新的超前沿领域，里面有太多未知的东西需要证实。但许多公司已经开始推动该领域的研究和应用，包括：谷歌、IBM、微软、亚马逊、Zapata Computing，Xanadu 和 Qindom 等……

2019 年 1 月 8 日，IBM 在 CES（美国消费电子展）上展示了已开发的世界首款商业化量子计算机 IBM Q System One。在国内，阿里和华为已在量子计算领域展开布局。2019年5月，腾讯也在全球数字生态大会上首都公开了腾讯量子实验室在量子计算领域的业务，并展示了量子计算在量子AI、药物研发和科学计算平台等应用领域上的研发成果。

随着越来越多的企业加入量子计算研发，量子计算的应用奇点距离已经不再遥远。

我在做小程序

省时间。首先量子计算机处理数据不象传统计算机那样分步进行，而是同时完成，这样就节省了不少时间，适于大规模的数据计算。传统计算机随着处理数据位数的增加所面临的困难线形增加，要分解一个129位的数字需要1600台超级计算机联网工作8个月，而要分解一个140位的数字所需的时间要几百年。但是利用一台量子计算机，在几秒内就可得到结果。体积小，集成率高。随着信息产业的高度发展，所有的电子器件都在朝着小型化和高集成化方向发展，而作为传统计算机物质基础的半导体芯片由于晶体管和芯片受材料的限制，体积减小是有个限度的。而每个量子元件尺寸都在原子尺度，由它们构成的量子计算机，不仅运算速度快，存储量大、功耗低，体积还会大大缩小。故障时的自我处理能力强。系统的某部分发生故障时，输入的原始数据会自动绕过，进入系统的正确部分进行正常运算，运算能力相当于1000亿个奔腾处理器，运算速度比现有的计算机快100倍。