量子计较：引领技术反动的新浪潮

北京，中国 - 在曩昔的几十年里，量子计较作为一个概念逐步从科幻走向现实。已经被以为是遥不成及的量子技术，现在正在迎来实在用化的拂晓。这项以量子物理学为根本的技术，被猜测将比传统计较机强大数百、甚至数千倍。

D-Wave Systems Advantage量子计较机

I. 量子计较简介

量子计较的理念始于四十年前，那时的计较机工程师们就已预见到量子物理学中使人困惑的机制，可以用来打造一种全新范例的计较机。现在，一系列的技术冲破已将“量子适用性”带入了我们的视野。工程师们展现了可以履行超级计较机都没法处置的复杂计较的量子计较机。在药物开辟、金融建模以及野生智能等众多范畴，量子计较机的出现预示着一场庞大的奔腾。

II. 量子计较机的吸引力

量子计较机之所以遭到关注，是由于它们能完成传统计较机没法实现的使命。谷歌公司今年4月公布，其一台量子计较机仅用几秒钟就处理了一项天下上最强大的超级计较机需要47年才能完成的题目。量子计较机凡是被用于履行传统计较机处置起来耗时太长的使命，例如模拟复杂份子间的相互感化，以用于药物发现。它们在模拟触及大量移动部件的复杂系统（这些部件的行为随着相互感化而改变）方面具有庞大潜力，例如猜测金融市场行为、优化供给链以及运转用于天生式野生智能的大型说话模子。但是，量子计较机在明天大部分电脑所履行的较为单调但更简单的使命上，比如按批量顺序处置有限数目的孤立输入，能够并不会显现出太大上风。

为量子计较机临界点做预备

III. 谁在构建量子计较机？

从加拿大的D-Wave Systems Inc.在2011年景为首家出售量子计较机的公司起头，到国际贸易机械公司（IBM）、谷歌的母公司Alphabet Inc.、亚马逊收集办事（Amazon Web Services）以及众多草创企业，这个范畴正敏捷扩大。近期，微软公司等公司在构建可扩大且适用的量子超级计较机方面获得了停顿。英特尔公司已起头向研讨职员发送带有所谓量子位（qubits，量子比特）的硅量子芯片，这些量子位比其他范例小上百万倍。微软和其他一些公司，包括草创企业Universal Quantum，估计在未来十年内构建量子超级计较机。我国正在建造代价100亿美圆的国家量子信息科学尝试室，作为其在该范畴的严重投资的一部分。

IBM公司量子计较机

IV. 量子计较机是若何工作的？

量子计较机利用微型电路停止计较，这一点与传统计较机类似。但它们可以并行处置计较，而不是顺序处置，这是它们速度快的缘由。常规计较机利用称为比特的单元处置信息，比特可以暗示两种能够的状态——0或1——这对应于计较机芯片上的逻辑门能否翻开或封闭。在处置下一信息片断之前，传统计较机必须为前一信息片断分派一个值。相比之下，由于量子力学的几率特征，量子计较机中的量子位在全部计较完成之前不必被分派值。这被称为“叠加态”。是以，传统计较机中的三个比特只能暗示八种能够性中的一种——000、001、010、011、100、101、110和111，而三个量子位的量子计较机可以同时处置一切这些能够性。具有4个量子位的量子计较机理论上可以处置与同等巨细的传统计较机相比16倍的信息量，而且每增加一个量子位，其处置才能就会加倍。这就是为什么量子计较性可以比典范计较机处置更多信息的缘由。

量子计较机的快速成长

V. 应战与未来展望

虽然量子位可以处置的信息量远超典范比特，但它们固有的不肯定性使它们很是轻易出错。当量子位落空彼其间的相关性时，毛病就会静静舒展到它们的计较中。尝试室外，科学家们只能连结量子位几分之一秒的相关性——在很多情况下，这段时候不敷以运转全部算法。理论家们正在开辟可以改正部分毛病的算法。但不成避免的处理计划之一是增加更多的量子位。科学家们估量，一台计较机需要数百万甚至数十亿个量子位，才能牢靠地运转合适贸易利用的法式。将充足多的量子位组合在一路是首要应战。随着计较机体积的增大，它会发出更多的热量，从而使量子位更轻易落空相关性。加利福尼亚草创公司Atom Computing在2023年10月实现了1180个量子位的毗连，这是比IBM在2022年11月创下的433个量子位记录多出一倍多的成就。

VI. 量子计较机何时提高？

量子计较机的普实时候取决于您想要利用它们做什么。学术界已经在经过IBM量子平台的云办事处理一些题目，普通公众（假如会开辟量子代码的话）也可以尝试利用这些100多量子位的机械。科学家们的方针是在未来十年内托付一台适用于贸易利用的所谓“通用”量子计较机。量子计较机庞大的题目处理才能的一个副感化是它们有潜力破解典范加密系统。政府正在签订指令，企业也在投入数百万美圆来庇护现有计较系统，不被量子机械破解，这也许是量子计较邻近适用化的最好迹象。

量子计较时代正在到来