閒鋒資訊
科學的發展無比驚人，在計算領域也一樣，目前已經進入了量子計算的時代。人工智能和大數據時代都需要海量的計算。通用量子計算機是最強大的，也是最難構建的，一個真正通用的量子計算機，可能會使用超過10萬個量子比特，有些人估計速率可達到1M量子比特，而今天我們可以訪問最多的量子比特甚至也不過是128。在圍棋領域戰勝世界冠軍的AlphaGo，就是因為Google的量子計算特別的先進和快速，綜合學習了無數盤棋局的招數和專業的能力。
通用量子計算機，背後的基本思想是用戶可以用量子計算，應用於任何大型複雜問題，這包括求解退火方程和模擬量子等。目前普通計算機已經不能適用於複雜的行業。傳統計算機的效率低下，比如醫療健康領域，農業領域，和數字安全領域。2016年中國推出了世界上第一顆量子衛星，其通信的安全性達到了經典計算機難以破解的水平。另外，電子計算機也能夠加快人工智能的發展，比如促進計算機視覺模式識別，語音識別和機器翻譯等。機器會以類似人的方式更有效的執行復雜任務，從而達到通用的人工智能。2019年，IBM在美國消費電子展上展示了，已開發了世界首款商業化量子計算機，阿里和華為也已在量子計算領域展開佈局。量子計算在將來應用將越來越廣泛。
南海一帆衝浪
首先很榮幸回答你的問題。隨著今天的科學技術不斷的提升，人類不光在宇宙方面做出了重大的文章外，還在一個無限小的世界做出了文章，這就是微觀世界中的量子世界，什麼是量子呢，量子是比細菌還要小十萬億倍的單位。它非常的小，常見的量子為電子、中子、以及質子，而它們則是組成原子核的重要組成。
現代的計算機，雖然系統非常的發達，並且運算速度超級快，但是都無法拜託一個問難，那就是獨立運算的能力。無論計算機的芯片多麼強大，運算速度多麼快，它始終都在圍繞著一個問題一樣，舉個例子來看：1+1+1+1+1，對當代的計算機來看，它瞬間能計算出等於5，但是它的計算方式確實1+1=2,2+1=3,3+1=4,4+1=5。隨著這速度非常的快，但是一旦進行大數據計算的時候，它就會變的異常的緩慢。而量子計算機則不同。
量子計算機採用量子算法的量子比特，它和傳統計算機的編碼一樣，但是算法卻不同，還是上邊的那個例子，1+1+1+1+1+1，量子計算機的計算方式是同時開始的，也就是1+1=2，1+1=2,4+1=5，這就是不同的區別，也就是說普通計算機在進行一種算法的時候，量子計算機已經用了多種方式運算，並且是同時運算得出了結果。
這就好比人在迷宮中迷路了一樣，傳統計算機的方式，就是一個人去找出口。但是必須一個一個找，因為只有你一個人，而量子計算機則不同。它可以進行分身，無數次的分身，這樣無數個你都在尋找著出口，這樣顯然量子計算機就快了很多，因為傳統計算機進入死衚衕的時候，量子計算機已經找到了出路，這就是它的計算方式。
在對大數據，加密數據進行計算和破解的時候，它的功能是超級強大的，至於功能嘛！官方暫時也沒有透露，有關數據也沒有公佈，我們只能去猜測。但是量子糾纏是可以被應用到量子計算機中的！僅僅這項功能就是傳統計算機沒法相比的，最終你會發現！量子計算機比普通的計算機強幾百倍都不止！
我是宇宙V空間，一個科普天文愛好者！本文由宇宙V空間原創，轉載請註明出處！如果你對這篇文章有疑問，請在下方評論和留言！
宇宙V空間
問的太好了，已經超乎我的學識範疇。量子？上次聽說還是在一個傳銷組織，說什麼量子技術種植。
說句難聽的方言“量子就是個*子”，在你學識範疇以外，你都無法瞭解其基本屬性，這玩意就像是天方夜譚。
量子作為最基本，現知人類知識體系單位最小，現今可利用的物理最小單位傳輸，其傳輸速度和信息準確性肯定比現有基本技術更迅速更精準。
強大是因為組織龐大，傳輸效率高，所以量子計算機在現在而今眼目下作為最強無可厚非。但是，人類在進步，以後肯定會有更強勁的技術。就像現在的4G和即將的5G，都是十年前我們無法想象的。所有的東西都在表達一句話。
生命不止，奮鬥不息。加油吧，地球人。
裹上果志
注
宏大的工程挑戰往往需要巨大的耐心。這對於量子計算來說是千真萬確的。經過漫長的20年，如今我們已經從原理上得出“量子計算會無比強大”的結論。量子計算機在短短几分鐘內就能解決普通計算機需要花費天文級的時間才能夠計算出的問題。但是，製造這種機器的工作幾乎還沒有越過起跑線。事實上，我們仍在試圖尋求最佳的構建材料。
候選材料都相當奇特：由鋁等材料印刷出來並冷卻到0.01開爾文的超導電路；盤旋在芯片之上、用激光處理過的浮動離子；以及截留在金剛石基體中的氮或其他原子。
這些材料都曾被用來製造最基本的演示系統，使用幾個量子比特對較小的數字進行分解或對固態材料的一些行為進行模擬。但這些各異的量子處理元素正面臨著來自一種絕對俗套的材料的激烈競爭：傳統的硅。
作為潛在的量子計算材料，硅的興起相當緩慢，但研究結果讓它成為了領先的競爭者。加拿大本那比市西蒙菲莎大學的一個研究組與我們在倫敦大學學院的研究小組證明了在室溫下硅材料可維持量子比特狀態39分鐘，在低溫下可保持3小時。這按照量子計算標準就相當於永恆了（其他系統可維持狀態的時長通常以毫秒或更小的單位計算），而這正是製造具備通用功能、超越傳統計算機、可實現大規模計算的量子計算機所需的那種穩定性。
作為硅的忠實粉絲，我們都深受鼓舞。50年來，硅促進了傳統計算穩步而快速的發展。傳統計算機穩步獲利的時代可能即將結束了，但是量子計算機的製造讓這一材料的前景更為光明。硅可能會迎來它的“第二春”，起碼會像第一次一樣炫目。
━━━━━━
量子計算機是什麼？簡單地說，它就是一個依據量子力學定律存儲並處理信息的系統。這意味著在實際中，其基本計算組件——更不用說這些組件的運作方式——與當今我們能聯想到的傳統計算形式有很大差別。
雖然聽起來很奇怪，但在量子世界中，一個物體可以同時以兩種不同的狀態存在——這種現象被稱為疊加。這意味著，與普通的比特不同，一個量子比特（或量子位）可以處於一種複雜的狀態，同時是0和1。只有當你對量子位進行測量時，它才會被迫取兩個值中的一個。
當一個量子計算機執行邏輯運算時，它會同時處理量子位狀態的所有可能組合。這種大規模並行計算的方式被認為是量子計算機能夠快速運算的原因。但通常人們只對這些計算中的一個子集感興趣。對量子計算機最終狀態的測量只會給你一個隨機的答案，可能是也可能不是理想的解決方案。編寫實用的量子算法的關鍵在於排除不想要的答案，這樣你就能留下恰當的結果了。
目前有一家公司出售所謂的“量子計算”機器。這家公司是位於加拿大本那比地區的D-Wave系統公司。D-Wave公司的算法實現與研究人員對於量子計算的常規認識有些偏差。實際上，對於量子力學的本質以及量子計算機的潛力還存在很多討論。
多數研究者們追求的是一種通用的量子計算機，它要能夠運行任何量子或傳統的算法。這種計算機不會在所有方面都勝過傳統計算機。但對於某些特定的應用，它會非常有效。一個迅速引起情報部門關注的應用是，它能夠以高於最好的傳統算法指數倍的速度對大量數據進行因子分解。它能夠在短時間內破解今天的計算機無法有效破解的加密代碼。另一個有前途的領域是，它能夠高速且非常逼真地模擬量子力學系統，如分子的行為。這對於藥物和材料的研發可能是一大福音。
小城市的童童媽
量子屬於信息分析所獲得數據成果和理論結果。在科研成果與理論結果中起著主導和決定性作用。是科學探索、學習、研究與發展的戰略思想前沿與理論實踐的關鍵技術和發展的目標。
天籟人2
一個超級計算機需要一百年的計算，換成量子計算機的話，理論上只要0.02秒的時間。
此情彼感
2017年，美國國會舉辦聽證會，討論如何確保「美國在量子技術領域的領先地位」。
2018年，歐盟投入10億歐元實施「量子旗艦」計劃。英國在牛津大學等高校建立量子研究中心，投入約2.5億美元培養人才。荷蘭向代爾夫特理工大學投資1.4億美元研究量子計算。
日本計劃10年內在量子計算領域投資3.6億美元。加拿大已投入2.1億美元資助滑鐵盧大學的量子研究。澳大利亞政府、銀行等出資8300萬澳元在新南威爾士大學成立量子計算公司。中國也積極投入到這場關乎未來的科技競賽中。
01 量子計算，下一個必爭之地
在爭奪 5G 主導權的世界舞臺上，各國你追我趕的態勢，可謂群雄逐鹿。在硝煙瀰漫的氛圍當中，人們逐漸意識到了 5G 究竟給未來的世界帶來怎樣激動人心的序章，但人們所不知道的是：5G通信技術並非唯一影響未來科技和經濟發展的關鍵技術。
量子計算，這個自上世紀就已經提出的概念，在媒體報道中時隱時現。
與5G相同，量子計算為計算機及建立在計算機網絡基礎上的現代信息行業也有著從「量變到質變」的巨大潛力。量子計算就像是算力領域的「5G」，它帶來「快」的同時帶來的也絕非速度本身的變化。
比如在圍棋領域戰勝全體人類的 AlphaGo，其實從其最初研發到最終戰勝全球冠軍，一方面是AI算法的「軟成長」，另一方面是運行 AlphaGo 的 NPU 在算力上的「硬成長」。兩者之間任何一個要素的發展都可能導致最終結果上 AlphaGo 變得更聰明。量子計算在算力上帶來的成長，有可能造就第四次人工智能浪潮。
再比如在數字加密領域，當下幾乎所有的數字加密都像是一把數學上的「鎖」，這把鎖的鑰匙串上有幾億幾百億把可能打開它的鑰匙。此時，基於一個樸素的假設即暴力破解者沒有足夠的算力把其中的每一個鑰匙都做出來然後嘗試，因此加密就是安全的。
當算力爆發式成長時，一個原本需要用計算機花費 15 萬年計算的 300 萬位數質因數分解，只需要一秒鐘時間，於是，很多包括金融機構在內的密碼加密全部失去了意義，而取而代之的是基於量子技術的超高運算性能的安全架構。
而正如通信技術多年積累在當下厚積薄發一樣，量子計算所驅動的未來可能並不遙遠。
在超導量子計算方面，中國的中科院量子信息和量子科技創新研究院、Google量子人工智能實驗室、IBM並稱國際上最強的三家機構。目前，Google處於最領先地位；中國已經發射了第一顆專門用於實現量子通信衛星。
2019 年 1 月 8 日，IBM 在 CES（美國消費電子展）上展示了已開發的世界首款商業化量子計算機 IBM Q System One。
波士頓諮詢預計，到2030年，量子計算市場規模將達到500億美金。
僅以美國製藥行業為例，若複雜的原子水平的量子模擬在此刻得以實現，且有10%的公司願意為這一技術買單，那就意味著量子計算在這一領域擁有150-300億美元的市場機會。與之相比，目前全球高性能計算市場的總和為100億美元。
02 什麼是量子計算？
計算設備所依賴的無非是半導體芯片，所使用的邏輯是非常清晰簡單的：利用 0 和 1，通過集成電路來控制和運算信息。
而量子計算機的出現，完全擺脫掉了我們之前對一臺計算機的傳統認知。
量子計算是通過控制光子、原子和小分子的各種狀態，利用其與現有物理世界邏輯迥然不同的「量子物理學」來控制和運算信息。量子世界中所呈現出的運動狀態和可能性，是完全不同於我們現在對固有世界的認知，所以也造成了很多人對量子計算投來不信任的目光。
為了正確理解量子計算，首先我們得在量子世界中瞭解兩個狀態：「糾纏態」和「疊加態」。
所謂「糾纏態」，就兩個量子比特之間呈現一定的相關性，即其中一個是 A，那麼另外一個和它處於「糾纏態」的比特就是 B；所謂「疊加態」，即這兩個量子比特，都有可能既是 A，也是 B，也就是兩種不同的屬性疊加在一個量子比特上。（注：不是所有的量子計算都必須量子糾纏，量子糾纏是量子計算的非必要條件。）
瞭解抽象的物理現象還是擺脫不了用簡單的比喻：經典計算機中的一個比特是「開關」，只有開和關兩個狀態（0 和 1），而量子比特是「旋鈕」，就像收音機上調頻的旋鈕那樣，有無窮多個狀態（所有的 a|0> + b|1>）。
而當 N 個量子比特進入到計算過程中，它們各自的疊加態會帶來 N 個不同的排列組合狀態，這樣一個處於疊加態中的量子系統，給我們帶來的是：這 2 的 n 次方個基本狀態的線性疊加。
具體而言，對於 n 個量子比特的量子計算機，一次操作就可以同時改變 2 的 n 次方個係數，相當於對 n 個比特的經典計算機進行 2 的 n 次方次操作。
但想要實現量子計算並不容易，長期以來量子計算僅存在於理論中。因為在量子力學中，測量是一個獨特的操作。不測量的時候，系統是做連續演化的，我們可以預測系統的狀態。
而在測量時，系統可能會發生突變，我們可能也會失去預測能力。由此導致的結果是，量子計算機很早就出現在了科學家們的構想裡，甚至經歷了整個20世紀末新世紀初的計算機行業爆發成長時期，卻直到最近兩年才逐漸出現可驗證、可實操、可商用的量子計算機。
儘管如此，構造可被使用的量子計算往往需要非常特定的算法。只對少數特定的問題，人們才設計出了這樣的算法。而對於大多數的問題，量子計算機還沒有表現出明顯的優勢，因此現階段描述量子計算的更準確說法是：量子計算有非常大的潛力，並且這樣的潛力優勢正在越來越明朗化。
03 量子計算賽道上的選手們
量子計算計算的原始概念可以追溯至上世紀70年代，那時經典計算機行業剛剛進入騰飛階段。
1970年，斯蒂文·威斯納（Steven Wiesner）就設想量子信息處理是解決密碼邏輯認為較好的一種方式，這是量子計算最早的火花。
在1982年發表的一篇論述使用計算機模擬量子系統的論文中，諾貝爾獎得主、理論物理學家費曼認為，在經典計算機上模擬量子力學需要指數級的硬件投入，而他給出的建議則是，使用量子計算機。
而在 1994 年，貝爾實驗室的休爾發佈了一篇論文，一下子讓量子計算的概念大放異彩。在這篇論文中，他展示了量子算法分解一個 1000 位的質因數所需要的時間，傳統計算機大約需要 10 萬萬兆年的時間，而量子計算機的話只需要 20 分鐘就可以做到。這樣的對比，讓量子計算的概念迅速傳播開來。
在 1998 年，英國牛津大學的研究人員宣佈他們在量子計算領域獲得了突破性進展，可以實現兩個量子比特來進行信息的運算。時間快進到 2017 年，IBM 證明了用 50 個量子比特來進行計算是可行的。在 20 年的時間內，量子比特的數目提升了 25 倍，略慢於經典計算機中的摩爾定律。
2016年8月16日1時40分，在酒泉衛星發射中心，長征二號丁運載火箭發射升空，中國發射出了全球首顆設計用於進行量子科學實驗的衛星：量子科學實驗衛星『墨子號』！2017年，“墨子號”實現了從北京到維也納的7600公里的量子保密的通信。
在 2018 年，Google 展示了 72 量子比特的信息處理能力。在 8 月份，Rigetti Computing 公司宣佈計劃推出 128 比特量子芯片。
2018年10月，IBM 和德國慕尼黑工業大學的研究團隊在《科學》雜誌上發表的一篇論文，使用實際運行中的量子計算機首次驗證了量子計算在處理一些問題時的巨大優勢。
業界就量子計算的技術進步，也針對性的發明了一個詞：「Rose 定律」，以區別於半導體芯片的技術發展定律「摩爾定律」。
而現在，Rose 定律所發揮的影響正在加速，真的是在越來越快的抬頭。而如今，在量子計算中的存在的幾大競爭對手，他們如下圖所示：
D-Wave 是目前這個領域中資金最充足的私人量子計算公司，迄今已籌資 2.1 億美元，其次是 Rigetti Computing（1.19 億美元），硅量子計算（6600 萬美元）和劍橋量子計算（CQC）（5000 萬美元）。值得注意的是，自 2013 年以來，這四家公司的交易佔該行業總融資的約 70％。此外，私營量子計算公司的交易總體上在 2018 年創下歷史新高。
04 而量子計算中，又分了三個不同的賽道
由於之前談到的，量子計算的實現往往與其最終應用有著直接聯繫，即解決特定問題採用不同方法。因此，在量子計算領域又分為三種不同流派：量子退火、量子模擬、通用量子計算。
1. 最適合解決優化問題的量子退火
換句話說，研究人員正試圖在許多可能的變量組合中找到最佳（最有效）的可能配置。
例如，大眾汽車（VW）最近進行了一項量子試驗，以優化中國北京擁擠的城市的交通流量。該實驗是與 Google 和 D-Wave Systems 合作完成的。
據大眾稱，該算法可以通過為每輛車選擇理想路徑來成功減少流量。想象一下，在全球範圍內應用這一實驗——優化每個航空公司的路線，機場時刻表，天氣數據，燃料成本和乘客信息等，以獲得最具成本效益的旅行和物流解決方案。
經典計算機需要數千年才能計算出這種問題的最佳解決方案。理論上，量子計算機可以在幾個小時或更短的時間內完成。
退火還適用於一系列行業中的特定問題。例如，空中客車公司於 2015 年在其位於英國紐波特的工廠建立了量子計算單元。該公司正在探索數字建模和材料科學的量子退火。目前，工程師需要花費多年來模擬飛機機翼上空氣流動的過程，而量子計算機僅需要幾個小時來模擬在機翼上以各種角度和速度流動的每一個空氣原子的運動狀態，以確定最佳或最有效的機翼設計。
2. 針對諸如微觀化學領域超複雜現象的分析解決：量子模擬
量子模擬致力於探索量子物理學中超出經典系統能力的特定問題。特別是，量子模擬器可用於模擬蛋白質摺疊——這是生物化學最棘手的問題之一。
像阿爾茨海默氏症和帕金森症這樣的大家都比較熟悉的致命疾病，就是錯誤摺疊的蛋白質所引起的。研究人員測試新的治療方法必須通過隨機計算機模型來了解哪些藥物會對每種蛋白質產生反應。
量子計算機可以幫助計算大量可能存在的蛋白質摺疊序列，以製造更有效的藥物。在未來，量子模擬將通過考慮每種可能的蛋白質及藥物組合，來實現快速的藥物設計測試。
3. 最強大和最具普適性的通用量子計算
通用量子計算機是最強大和最具普適性的，但也是最難構建的。一個真正通用的量子計算機可能會使用超過100,000個量子比特——有些人估計它的速率為1M量子比特。而今天，我們可以訪問的最多的量子比特甚至也不過 128。
通用量子計算機背後的基本思想是，用戶可以將量子計算應用於任何大型複雜問題。這包括求解上述退火方程，模擬量子等。
通用量子計算機就像人工智能領域中的“通用人工智能”，目前仍在科學的假設與科幻作品中。我們可能在很長一段時間內都無法觸及到這一聖盃，但亦如人工智能一樣，在我們追尋這一目標的途中，量子計算就會給我們回饋巨大的生產力。
05 我們即將迎來的量子計算世界
跨行業的量子計算領域中，隨著量子計算資源成本的下降，將出現更多的行業參與者。隨著越來越多的參與者深入研究這個行業，量子計算將會看應用到越來越多的行業上，特別是在當下某些情境中，傳統計算機的效率十分低下。
比如醫療健康領域、農業領域、還有數字安全領域，值得一提的是：2016年，中國推出了世界上第一顆量子衛星，其通信的安全性達到了經典計算機難以破解的水平。
而更重要的是，量子計算有可能激發人工智能領域的再次蛻變。
量子計算機上的 AI 培訓可以促進計算機視覺，模式識別，語音識別，機器翻譯等。
量子計算機是可以用來加速人工智能技術的發展的，量子機器學習可以創建全新的 AI，機器會以類似人的方式更有效地執行復雜任務。從而有可能使得我們更接近通用人工智能。
雖然量子 AI 仍然是非常新的超前沿領域，裡面有太多未知的東西需要證實。但許多公司已經開始推動該領域的研究和應用，包括：谷歌、IBM、微軟、亞馬遜、Zapata Computing，Xanadu 和 Qindom 等……
2019 年 1 月 8 日，IBM 在 CES（美國消費電子展）上展示了已開發的世界首款商業化量子計算機 IBM Q System One。在國內，阿里和華為已在量子計算領域展開佈局。2019年5月，騰訊也在全球數字生態大會上首都公開了騰訊量子實驗室在量子計算領域的業務，並展示了量子計算在量子AI、藥物研發和科學計算平臺等應用領域上的研發成果。
隨著越來越多的企業加入量子計算研發，量子計算的應用奇點距離已經不再遙遠。
我在做小程序
省時間。首先量子計算機處理數據不象傳統計算機那樣分步進行，而是同時完成，這樣就節省了不少時間，適於大規模的數據計算。傳統計算機隨著處理數據位數的增加所面臨的困難線形增加，要分解一個129位的數字需要1600臺超級計算機聯網工作8個月，而要分解一個140位的數字所需的時間要幾百年。但是利用一臺量子計算機，在幾秒內就可得到結果。 體積小，集成率高。隨著信息產業的高度發展，所有的電子器件都在朝著小型化和高集成化方向發展，而作為傳統計算機物質基礎的半導體芯片由於晶體管和芯片受材料的限制，體積減小是有個限度的。而每個量子元件尺寸都在原子尺度，由它們構成的量子計算機，不僅運算速度快，存儲量大、功耗低，體積還會大大縮小。 故障時的自我處理能力強。系統的某部分發生故障時，輸入的原始數據會自動繞過，進入系統的正確部分進行正常運算，運算能力相當於1000億個奔騰處理器，運算速度比現有的計算機快100倍。
今生為你守約
量子比特的疊加使量子計算機具有固有的並行性。這種並行性允許量子計算機同時處理一百萬次計算。一個50量子比特位計算機將等同與傳統超級計算機的處理能力，該計算機可以以每秒數萬億次浮點運算運行。今天通用的家庭臺式計算機以每秒數十億次浮點運算的速度運行。所以量子計算是目前世界上計算能力最強大的。
