前言：当我们在屏幕上滑动，输入一个关键字，搜索引擎敏捷显现出我们需要的搜索成果，有几多人意想到这背后所履历的复杂计较进程呢？当我们在轻松刷着小视频、享用文娱的同时，有几多人领会到机械正不懈地计较、分析，为我们精选下一条最吸引人的视频？可以说，在现今数字时代，计较技术的成长一向是人类社会进步的关键鞭策力之一。

随着传统计较机性能的不竭提升，人们起头摸索新的计较方式，其中一种备受关注的是量子计较。量子计较是一项反动性的技术，基于量子力学道理，有望在处理当前难以应对的题目上带来冲破性的停顿。这篇文章将为您科普什么是量子计较以及它为什么如此重要。

一、什么是量子计较?

量子计较是一种遵守量子力学纪律调控量子信息单元停止计较的新型计较形式。 与典范计较分歧，量子计较遵守量子力学纪律，它是能冲破典范算力瓶颈的新型计较形式。 量子计较机，作为履行量子计较使命的装备，以量子比特（qubit）为根基运算单元。 在量子计较中，基于量子叠加道理，量子比特的分歧状态可被同时存储和处置。

二、量子计较的根本

量子比特

在了解量子计较的概念时，凡是会将其与传统的典范计较停止对照。典范计较利用二进制数字电子方式进交运算，其中每个位都只能处于0或1简直定状态。而在量子计较中，根基信息单元是量子比特（qubit），操纵了量子力学的叠加特征，可以实现计较状态的叠加。这意味着量子比特不但可以暗示0或1，还可以同时处于0和1的叠加状态，构成了一种超越典范的状态，称为叠加态。这类特征使得量子计较具有了传统计较没法相比的计较潜力。此外，量子比特之间还可以发生纠缠，即它们的状态相互相关，不管它们的间隔有多远。这类叠加和纠缠特征使得量子计较性可以同时处置多种能够性，敏捷处理某些题目。

量子门和量子算法

量子计较中的操纵是经过量子门来实现的，类似于典范计较机中的逻辑门。量子门可以对一个或多个量子比特履行操纵，这些操纵可以在叠加和纠缠状态中实现复杂的计较。著名的Shor算法和Grover算法就是操纵量子计较的上风，可以在较短时候内处理传统计较机难以处置的题目，如质因数分化和搜索题目。

三、国内外量子计较研讨的最新冲破（部分）

统计了来自《自然》、《物理批评快报》、《自然·通讯》、《自然·物理学》、《自然·光子学》、《PRX Quantum》、《科学》、《纳米快报》、《ACS Nano》等国际着名期刊的相关论文，梳理并归纳量子计较范畴部属子模块，关键词包括量子计较、量子材料、量子比特和量子存储。自2023 年 1 月 1 日至 6 月 30 日，触及量子计较的文章数目总计 171篇。

2023年上半年，量子计较范畴共有21轮融资，其中种子轮融资最多（8轮），其次是A轮（5轮）、B轮（4轮）、非股权形式的融资和 未公然的金额均为 2 轮。

中新网北京6月9日电 (记者 孙自法)中国科学院物理研讨所(中科院物理所)高鸿钧院士带领的结合团队，最新在铁基超导材料锂铁砷中观察到大面积、高度有序和可调控的马约拉纳零能模格点阵列，向拓扑量子计较的实现迈出了重要一步。(摘自https://baijiahao.baidu.com/s?id=1735119768264661429&wfr=spider&for=pc)

2023年12月6日，哈佛大学尝试组及其合作者公布，在基于中性原子阵列的量子计较平台上，用量子纠错码编码了 48 个逻辑比特，并停止了逻辑比特之间的逻辑门操纵。（作者：返朴科普 https://www.bilibili.com/read/cv28516585/ 出处：bilibili）

1月6日上午9时，中国第三代自立超导量子计较机“根源悟空”在合肥高新区正式上线运转。该量子计较机由根源量子自立研发，搭载72位自立超导量子芯片“悟空芯”，是今朝中国最早辈的可编程、可托付超导量子计较机。

四、为什么量子计较这么快？

让我们看一个例子，展现了在某些情况下，典范计较机没法胜任的使命，量子计较机却可以成功处置：

超级计较机在处置使命，如对大型卵白质序列数据库停止分类时，表示出色。但是，当需要发现决议这些卵白质行为的奥妙形式时，它们能够一筹莫展。卵白质由一长串的氨基酸组成，当它们以复杂的方式折叠时，就构成了有用的生物机械。了解卵白质的正确折叠方式对生物学和医学相当重要。

传统的超级计较机能够会尝试用蛮力方式来折叠卵白质，操纵众多处置器来检查各类能够的氨基酸链折叠方式，然后找出答案。但是，随着卵白质序列变得更长、更复杂，传统计较机很快就会没法应对。一条由100个氨基酸组成的链，理论上可以以数万亿种方式中的任何一种方式折叠。没有一台计较机具有充足的内存来处置一切能够的组合。

这时，量子计较机算法采用了一种全新的方式来处理这些复杂题目，它建立了多维空间，其中包括毗连单个数据点的形式。对于卵白质折叠题目，这些形式能够代表了能量最低的折叠方式，也就是题目标处理计划。典范计较机没法建立这些复杂的计较空间，是以它们没法找到这些形式。相反，量子计较机经过一种更高效的方式找到了折叠形式，而无需像典范计较机那样花费大量时候和资本停止逐一检查。随着量子硬件范围的不竭扩大和算法的不竭改良，它们有望处理对于任何超级计较机来说都过于复杂的卵白质折叠题目。这再次显现了量子计较在面临某些复杂题目时的怪异上风。

五、量子计较的潜伏利用

加密和收集平安

传统的加密算法能够会在量子计较出现后变得不服安，由于Shor算法可以敏捷破解大部分公钥加密系统。为了应对这一威胁，研讨职员正在开辟量子平安的加密技术，以庇护信息传输的平安性。

材料科学和药物发现

量子计较有望在材料科学和药物发现范畴实现冲破，由于它可以模拟和优化份子和材料的性质，加速新材料的发现和药物的研发进程。

优化题目

量子计较还可以用于处理各类优化题目，如交通流量优化、供给链治理和能源分派等，有望进步效力并削减资本浪费。

除了量子计较机这个看似遥不成及的技术，现实上量子科技已经在很多范畴有着普遍的利用。原子弹、激光、核磁共振、晶体管等技术都源于量子科学的研讨。近年来，我国已经建立了天下首条量子保密通讯干线，即“京沪干线”，实现了全球初次洲际量子保密通讯，这为我们的通讯系统供给了更高的平安性和隐私庇护。

量子通讯和量子计较组成了未来的“量子互联网”，将使我们的生活更智能、更平安。此外，紧密的量子丈量技术在科学研讨、医疗、能源、灾难防御等范畴都具有庞大潜力，将有助于进步各类利用的精度和效力。可以预见，未来我们的生活将在各个方面都深受量子科技的影响，这将为我们带来更多便当、平安和创新。

总之，量子计较在面临某些复杂题目时表示出怪异的计较才能，有望在未来处理一系列传统计较机难以应对的应战，从加密和材料科学到优化题目，为科学和技术范畴带来冲破性的停顿。量子计较代表了计较范畴的未来，将继续塑造我们数字时代的成长偏向。

（部分源自收集）