量子计算怎么了？包含多层含义：1.量子计算发展到什么程度了？2.量子计算为什么最近这么火？3.量子计算是“阴谋论”？包括：是否是吹牛B？是否是骗钱？是否是另一个美国的“星球计划”？等等 要说清楚这件事儿，还真不容易，还是以量子计算发展为线索谈起吧~！
其实量子计算与量子力学密不可分。19世纪末20世纪初，物理学处于新旧交替的时期。生产的发展和技术的提高，导致了物理实验上一系列重大发现，使当时的经典物理理论大厦越发牢固，欣欣向荣，而不协调的只是物理学天空上小小的"两朵乌云"。但是正是这两朵乌云却揭开了物理学革命的序幕：一朵乌云下降生了量子论，紧接着从另一朵乌云下降生了相对论。量子论和相对论的诞生，使整个物理学面貌为之一新。 量子力学是现代物理学的基础理论之一，是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。1900年，普朗克在分析黑体辐射实验后，提出辐射量子假说（即，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式（能量子）实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数）量子力学在现代物理学范畴内，正式登堂亮相。 经过100多年的理论研究和实践探索，人类已经实现了对量子现象的分析、解释和利用，甚至具备了小规模量子的制备与精确操控能力。所以，单（或少量）光子的量子密钥传输（小白认为的“量子通信”）得以实现，中国在该领域的研究与大胆应用，无容置疑是国际领先的。某院士也借此成为中国科学界的巨星。 而该领域，继续深入下去开展的研究是中、大规模的量子的制备与精确操控能力。如果具备了这种能力，则具备了遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的能力。这种新型计算模式就是”量子计算“。
量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。更广义的来说：当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。（并不一定是基于量子器件哟，只不过目前量子器件是能实现处理和计算量子信息的最好装置而已） 量子计算的概念最早由阿岗国家实验室的P. Benioff于80年代初期提出，他提出二能阶的量子系统可以用来仿真数字计算；稍后费曼也对这个问题产生兴趣而着手研究，并在1981年于麻省理工学院举行的First Conference on Physics of Computation中给了一场演讲，勾勒出以量子现象实现计算的愿景。 1985年，牛津大学的D. Deutsch提出量子图灵机（quantum Turing machine）的概念，量子计算才开始具备了数学的基本型式。然而上述的量子计算研究多半局限于探讨计算的物理本质，还停留在相当抽象的层次，尚未进一步跨入发展算法的阶段。 真正引起人们关注，并感受到量子计算”威力“的是，1994年，贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出，相对于传统电子计算器，利用量子计算可以在更短的时间内将一个很大的整数分解成质因子的乘积。即”伟大“的shor算法诞生了。由于shor算法直接”击垮“了常用的经典公钥密码体制，因此引起了广泛的关注。 这个结论开启量子计算的一个新阶段：有别于传统计算法则的量子算法（quantum algorithm）确实有其实用性，绝非科学家口袋中的戏法。自此之后，新的量子算法陆续的被提出来，例如：1996年，同在贝尔实验室的grove提出了grove算法，量子计算的grove搜索算法远超出了经典计算机的数据搜索速度（耗费的时间是经典搜索的平方根关系），很轻松地“秒杀”传统经典计算机。 接下来所面临的重要的课题就是如何去建造一部真正的量子计算器，来执行这些量子算法。 许多量子系统都曾被点名做为量子计算器的基础架构，例如光子的偏振（photon polarization）、腔量子电动力学(cavity quantum electrodynamics,CQED）、离子阱（ion trap）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）等等。截止目前，考虑到系统的可扩展性和操控精度等因素，超导系统走在了其它物理系统的前面。 2018年1月CES 2018上，Intel正式展示了49量子比特超导量子计算芯片——Tangle Lake。2018年2月IBM's inaugural Index 开发者大会上，对外展示了50个超导量子比特原型机，并公布了其内部结构图。2018年3月，google发布了72量子比特的超导量子芯片——Bristlecone。Bristlecone量子芯片单量子比特门错误率为0.1％，双量子比特门错误率为0.6％，已经无限接近google之前给出的：”实用量子计算机的最低错误率必须在1％以内，并且接近100个量子比特“的说法。 值得关注的是仍有许多量子系统在被用于量子计算上很有前景，例如：自旋量子、拓扑量子等。 微软就在2018年的Build大会（微软全球开发者大会）上宣布：微软能够在五年内造出第一台拥有100个拓扑量子比特（Topological qubit）的量子计算机，计算力相当于1000个逻辑量子比特（logical qubit），并且将其整合到自己的人工智能云平台Azure当中。Intel自产量子芯片晶圆Intel在CES 2018上CEO Brian Krzanich又展示了一种微小的新型“自旋量子位”芯片，这款芯片比铅笔的橡皮擦还小，是目前Intel最小的量子计算芯片，这也成为Intel量子计算机向前迈进的标志。与此前在Intel的量产的量子芯片不同，最新的晶圆专注于自旋量子位而非超导量子位，这种技术更容易扩展。... ... 综上，可以回到第一个问题了，由于目前人类仅具备了小规模量子精准操控能力，因此，目前的量子计算装置所能实现的量子比特还没有超过100。 2017年11月的《自然》杂志采访中，谷歌量子计算专家John Martinis提出，当一台量子计算机具有大约50量子比特的时候，其计算能力和速度将超过世界上任何计算机，能解决经典计算机所解决不了的问题。因此，业内也将达到50量子比特的计算机称为达到了“量子霸权（Quantum Supremacy）”。 目前，这个”霸权“争夺，已经成为世界大国、各大企业、研究机构等相互比拼的主要目标了。大家纷纷预测，2018年将决定量子霸权归属，但直到今天为止，这个”霸权“归属还尚无定论。 但必须说明的是量子计算领域的物理学基础已经基本完成，实现量子计算不再受困于基础理论问题，而仅仅是个工程化问题了。 IBM量子计算中心Google量子芯片安装大家已经看到了量子计算实现的曙光，因此，Google、IBM、Intel、微软等当今IT也巨头才在该领域竞相投入，纷纷给出了5-10年实现量子计算商业化的roadmap。世界范围排得上号的研究机构和大学没有从事量子计算领域研究的人员都不好意思进入一流行列啦。可以说，IT界目前最大的投资、最聪明的头脑，最有实力和势力的机构都在”拼了命“研究量子计算。 因此回答第三个问题，量子计算的研究不存在”阴谋论“。至于说，是不是有些研究成果被过分夸大，那是商业和媒体的事情，不再这讨论。 上面讨论的都是”通用“量子计算机，而”专用“量子计算机。专用领域（尤其是化学等领域）量子计算早有成熟产品和应用啦~~！！ 在2007年，加拿大计算机公司D-Wave展示了全球首台量子计算机“Orion（猎户座）”，它利用了量子退火效应来实现量子计算。该公司此后在2011年推出具有128个量子位的D-Wave One型量子计算机并在2013年宣称NASA与谷歌公司共同预定了一台具有512个量子位的D-Wave Two量子计算机。2017年 D-Wave的专用机做到了2000量子位。2014年1月，美国国家安全局（NSA）正在研发一款用于破解加密技术的量子计算机，希望破解几乎所有类型的加密技术。投入巨资 投入4.8亿进行“渗透硬目标”。2018年6月举行的德国汉诺威电子展（CEBIT）上大众汽车展示与量子计算相关的研究工作。通过新开发的算法，大众可根据不同的标准对电池的化学成分进行模拟，并提供可直接用于生产的设计方案。这包括了重量、最大功率密度或电池组装等不同的标准，将减少时间成本和资源耗费，显著加快电池开发过程。... ... 量子计算领域的研究还包括：量子计算理论、量子计算模拟、量子计算基础软件、量子算法等等。 综上，通用量子计算正在迎接黎明前的曙光；而专用量子计算，则处于刚刚”日出“时刻。 不容忽视的是量子计算一旦成为现实，将带来”微观“视角的IT业大变革，打破现有大集团，乃至大国间的战略平衡，这也是国家和企业机构不惜投入的一个重要因素。在这个窗口期，加紧加快进行量子计算领域的研究绝对是”最佳时机”“迫在眉睫”的选择。这也是针对第二个问题：量子计算为什么这么“火”的回答。 到这里不得不说，关于量子计算机的上述三个问题需要科学对待，回想电子计算机诞生的整个过程，显然量子计算机也不算神秘，只不过是人类对计算追求的一种实现方式和工具化而已，且这个工具真的可能很快来临了~！
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