D-Wave的量子計算機，真能進行量子計算麼？

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可以實現量子退火，不能實現通用量子計算。

量子退火（Quantum Annealing），是加拿大的量子計算機公司的產品D-wave Systems的計算原理。我們稱D-wave為“量子退火機”（Quantum Annealer）更為合適。因為，D-wave只能運行量子退火算法，只能解決組合優化問題。量子退火機是用來解決一類特定問題（組合優化問題）的量子計算機。組合優化問題是人工智能中很複雜又很重要的一類問題，它廣泛地存在於基礎科學、工程科學中。但經典計算機卻又無法高效地解決。組合優化問題的量子加速意味著我們以超越超級計算機的速度解決這類問題。

通訊網絡、電力網絡和互聯網在內的許多網絡都面臨“組合優化問題”。比如，通訊基站應該建在哪裡、建多高規格、如何與已有基站產生更好的協同效果？這是一個與建設成本、技術條件、已有設施、未來規劃互相關聯的複雜問題。當我們只有幾個、幾十個基站時，這個問題還可以用經典計算機處理。但當我們幾百、幾千個基站時，這個問題的計算複雜度就會指數提升。經典計算機處理這種問題會遇到不可逾越的困難。

如果它能做得經典計算機做不到的事，那麼它至少也是一臺利用量子效應計算的機器。

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理論上來講，量子計算已經是行得通的了，而在實際應用中也有一小部分量子計算機被應用於諸如量子物理、高等數學的計算之中，但其距離我們的日常生活還顯得過於遙遠，普通人仍無法接觸到這一前沿的技術。

加拿大 D-Wave 公司被稱為世界第一家量子計算機公司，得到了 NASA 和 Google 的聯合投資，它們也推出了第一個商用量子計算機。但 D-Wave 的機器在學術界一直存在爭議，其所謂更快的計算速度一直受到質疑。

D-Wave 的計算機其實是一個被稱之為量子退火爐的一個專門設備，如果將數據組成一個平滑的曲面，那麼下山算法就是一種可以讓計算機找出曲面上的最小值的算法工具。而 D-Wave 公司還採用量子退火技術解決了上述最優化難題。即使當數據非常不平滑的時候，該方法也非常奏效。

和經典退火算法相比，D-Wave 量子退火算法有非常大的加速。要理解這一點，還需要知道一點神秘的“量子隧穿效應”。這種效應指的是，微觀粒子有一種能力可以穿過不可能穿越的壁障，出現在壁障的另一端。

為了從一個單個的量子比特發展成多量子比特處理器，每個量子比特必須被連接在一起以交換信息。這是通過使用被稱為耦合器的元件實現的，耦合器也是由超導線圈實現的。使用許多量子比特和耦合器，並用電路控制管理磁場產生就可以實現可編程的量子器件結構。 D-Wave 是由上千個量子比特和幾千個耦合器構成的電路網格。

D-Wave 首先製備好這樣一系列量子比特，設置好他們的初始位置和自旋狀態，並通過耦合器為這些量子比特設置好三維的算法模型。隨後，通過向超導電路加特殊電流，設置耦合電場，減弱量子比特間的相互作用，量子隧穿效應發生，量子比特就進入了自旋的疊加狀態，相當於同時具有 0 和 1 狀態的比特。然後進行”退火”， 慢慢撤去耦合磁場，增強相互作用，最終，量子比特穩定下來，給出最終解。在量子退火結束後，量子比特“塌縮”成兩種狀態之一，或是 0 或是 1 。

蘇黎世聯邦理工學院的 Matthias Troyer 認為，如果讓普通計算機採用更好的模擬退火算法，D-Wave 的優勢就會大打折扣，也許只比普通計算機快 100 倍左右。而如果在普通計算機上運行其他更復雜的算法，其運算速度甚至可以完全擊敗 D-Wave。

麻省理工學院的 Scott Aaronson 則認為，D-Wave 僅僅是一個專門量子計算機，只能加速計算優化問題；它不是一個通用量子計算機，可以加速計算各種各樣的問題。人們還需要開發新的硬件，去尋找實現真正通用量子計算機的可能性。

D-Wave 一直致力於將量子計算機儘可能快地推向市場，而國際上還有其他專注於量子計算的研究機構，比如 IBM、Google、中國科學院量子實驗室等。

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量子霸權？中國存在量子霸權嗎？別人在搞原子、離子、分子激發態的量子計算機，而我們中國有些人卻在既狂妄而又傻乎乎地搞什麼光量子糾纏計算機，還有什麼光量子糾纏原理的探測與通信密鑰分發，這有點太搞笑了，如果認為不是搞笑，先回應本人的一系列質疑再說吧？希望不是老找技術保密為藉口迴避質疑，這會讓感覺是在忽悠，難道不是麼？

關鍵字: 量子計算 科普 電腦