、量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。相對於傳統計算機，其理論模型是通用圖靈機。從計算的效率上看，由於量子力學疊加性的存在，目前某些已知的量子算法在處理問題時速度要遠遠快於傳統的通用計算機。
01
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。1985年，牛津大學的D. Deutsch提出量子圖靈機的概念，量子計算才開始具備了數學的基本型式。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，這個結論開啟了量子計算的一個新階段。2011年，加拿大量子計算公司D-Wave發佈了全球第一款商用型量子計算機"D-Wave One"。
眾所周知，計算機發展的瓶頸主要有兩個。一是隨著晶體管體積不斷縮小，計算機可容納的元器件數量越來越多，產生的熱量也隨之增多。二是隨著元器件體積變小，電子會穿過元器件，發生量子隧穿效應，導致經典計算機的比特開始變得不穩定。
量子計算機的出現，巧妙地解決了計算機發展的瓶頸問題。從原理來看，量子計算機是可逆計算機，不會丟失信息。經典計算機則是不可逆計算機，不可逆計算過程中每個比特的操作都會有熱損耗。這也是為什麼量子計算會被譽為是第四次工業革命的引擎。
不過量子計算機並不會取代經典計算機。因為兩者的應用對象不同，互為補充，它們的關係就像白熾燈和激光一樣。白熾燈和激光都能發光，具有相關性，但我們並不會用激光替代白熾燈去照明，量子計算機也是如此的。
02
目前，美國在量子計算領域已形成政府、科研、產業和投資力量多方協同的良好局面，取得了一系列重要成果並建立了領先優勢。加州大學、馬里蘭大學、哈佛大學和耶魯大學等研究機構取得了大量原創性和開拓性研究成果。谷歌、IBM、英特爾和微軟等科技巨頭則成為推動量子計算原理樣機研發加速的重要力量。
我國在量子計算基礎理論、物理實現體系、軟件算法等領域均有研究佈局，中國科學技術研究院、中國科學技術大學、清華大學、浙江大學等研究機構近年來取得了一系列具有國際先進水平的研究成果，為我國量子計算的發展奠定了堅實基礎。
阿里巴巴、騰訊、百度和華為等巨頭也開始關注和投資量子計算領域，併發布了量子計算雲平臺。這些科技企業對於量子計算領域的研究可以總結為：阿里領跑、華為追趕、百度加速、騰訊起跑。
03
總的來看我國在量子計算領域雖已取得了一定成績，但仍存在一些不容忽視的問題與挑戰。第一，我國量子計算研發由研究機構主導，科技企業進入晚、參與度有限，初創企業偏少，整體發展模式仍在摸索，多方尚未形成合力。第二，量子計算機研製屬於巨型系統工程，涉及眾多產業基礎和工程實現環節，我國在高質量材料樣品、結構工藝、製冷設備和測控系統等領域落後於領先國家，存在關鍵環節受制於人的風險。
未來幾年在量子計算領域，全球的競爭態勢將進一步加劇。我們應加大投入聚力攻關，促進優勢資源形成合力，進行關鍵技術研發並補齊產業基礎短板，搶抓“機遇窗口”期，從而趕超國際先進水平。
閱讀更多 中搜網絡 的文章
