一篇文章快速了解 量子計算機 （精心整理） （二）
好了，下面轉入量子計算機的總結：
有趣的量子理論
量子論的一些基本論點顯得並不“玄乎”，但它的推論顯得很“玄”。我們假設一個“量子”距離也就是最小距離的兩個端點A和B。按照量子論，物體從A不經過A和B中的任何一個點就能直接到達B。換句話說，物體在A點突然消失，與此同時在B點出現。除了神話，你無法在現實的宏觀世界找到一個這樣的例子。量子論把人們在宏觀世界裏建立起來的“常識”和“直覺”打了個七零八落。[1] 薛定諤之貓是關於量子理論的一個理想實驗。實驗內容是：這只貓十分可憐，它被封在一個密室裏，密室裏有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出α粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裏面的氰化物氣體，貓必死無疑。這個殘忍的裝置由奧地利物理學家埃爾溫·薛定諤所設計，所以此貓便叫做薛定諤貓。量子理論認為：如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道貓是死是活，它將永遠處於非死非活的疊加態，這與我們的日常經驗嚴重相違。[1] 瑞典皇家科學院2012年10月9日宣布，將2012年諾貝爾物理學獎授予法國物理學家塞爾日·阿羅什和美國物理學家戴維·瓦恩蘭，以表彰他們在量子物理學方面的卓越研究。他說，這兩位物理學家用突破性的實驗方法使單個粒子動態系統可被測量和操作。他們獨立發明並優化了測量與操作單個粒子的實驗方法，而實驗中還能保持單個粒子的量子物理性質，這一物理學研究的突破在之前是不可想象的。 量子計算機，顧名思義，就是實現量子計算的機器。是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備。不同於電子計算機（或稱傳統電腦），量子計算用來存儲數據的對象是量子比特，它使用量子算法來進行數據操作。[1] 要說清楚量子計算，首先看經典計算機。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行變換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來實現。[1] 1.其輸入態和輸出態都是經典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本征態。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即|0110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加態：C1|0110110 >+ C2|1001001>。[1] 2.經典計算機內部的每一步變換都演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。[1]
承載16個量子位的矽芯片
由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特征為量子疊加性和量子相幹性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當於一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，量子並行計算。[1]
無論是量子並行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相幹性。遺憾的是，在實際系統中量子相幹性很難保持。在量子計算機中，量子比特不是一個孤立的系統，它會與外部環境發生相互作用，導致量子相幹性的衰減，即消相幹（也稱“退相幹”）。因此，要使量子計算成為現實，一個核心問題就是克服消相幹。而量子編碼是迄今發現的克服消相幹最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是：量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比，是目前研究的最多的一類編碼，其優點為適用範圍廣，缺點是效率不高。[1]
正如大多數人所了解的，量子計算機在密碼破解上有著巨大潛力。當今主流的非對稱（公鑰）加密算法，如RSA加密算法，大多數都是基於於大整數的因式分解或者有限域上的離散指數的計算這兩個數學難題。他們的破解難度也就依賴於解決這些問題的效率。傳統計算機上，要求解這兩個數學難題，花費時間為指數時間（即破解時間隨著公鑰長度的增長以指數級增長），這在實際應用中是無法接受的。而為量子計算機量身定做的秀爾算法可以在多項式時間內（即破解時間隨著公鑰長度的增長以k次方的速度增長，其中k為與公鑰長度無關的常數）進行整數因式分解或者離散對數計算，從而為RSA、離散對數加密算法的破解提供可能。但其它不是基於這兩個數學問題的公鑰加密算法，比如橢圓曲線加密算法，量子計算機還無法進行有效破解[3] 。
針對對稱（私鑰）加密，如AES加密算法，只能進行暴力破解，而傳統計算機的破解時間為指數時間，更準確地說，是
為密鑰的長度。而量子計算機可以利用Grover算法進行更優化的暴力破解，其效率為
，也就是說，量子計算機暴力破解AES-256加密的效率跟傳統計算機暴力破解AES-128是一樣的。[1]
更廣泛而言，Grover算法是一種量子數據庫搜索算法，相比傳統的算法，達到同樣的效果，它的請求次數要少得多。對稱加密算法的暴力破解僅僅是Grover算法的其中一個應用。[1]
在利用EPR對進行量子通訊的實驗中科學家發現，只有擁有EPR對的雙方才可能完成量子信息的傳遞，任何第三方的竊聽者都不能獲得完全的量子信息，正所謂解鈴還需系鈴人，這樣實現的量子通訊才是真正不會被破解的保密通訊。[1]
此外量子計算機還可以用來做量子系統的模擬，人們一旦有了量子模擬計算機，就無需求解薛定諤方程或者采用蒙特卡羅方法在經典計算機上做數值計算，便可精確地研究量子體系的特征。[1]
用原子實現的量子計算機只有5個q-bit，放在一個試管中而且配備有龐大的外圍設備，只能做1+1=2的簡單運算，正如Bennett教授所說，“現在的量子計算機只是一個玩具，真正做到有實用價值的也許是5年，10年，甚至是50年以後”，我國量子信息專家中國科技大學的郭光燦教授則宣稱，他領導的實驗室將在5年之內研制出實用化的量子密碼，來服務於社會！科學技術的發展過程充滿了偶然和未知，就算是物理學泰鬥愛因斯坦也決不會想到，為了批判量子力學而用他的聰明大腦假想出來的EPR態，在六十多年後不僅被證明是存在的，而且還被用來做量子計算機。在量子的狀態下不需要任何計算過程，計算時間，量子進行空間跳躍。可以說量子芯片，是終極的芯片[1]
傳統計算機好比兩指彈琴
量子計算機就是千手觀音彈琴
量子比特的基本原理：這一部分我們會闡述二進制，二進制序列和對二進制序列的操作。
我們首先來看計算機是怎麽保存數據的。計算機中，用0和1二進制序列保存數據。抽象的來看，二進制0和1分別代表了系統的兩種“狀態”。也就是說，我們只要能夠找到一個有兩個可以區分的狀態的系統，就可以抽象的實現計算機的二進制。因此我們首先討論如何在系統中實現二進制。
在經典計算機中，01由不同的電壓實現，0代表低電壓信號，1代表高電壓信號。
在量子力學中，我們有很多天然的雙態系統來實現這種兩個可區分的狀態(不需要太糾結量子力學的態表示什麽)。比如自旋1/2系統，這在量子力學中對應自旋向上/向下兩種狀態的系統；或者更經典的光子的極化，比如一束光具有不同的偏振狀態(比如左旋/右旋偏振光)。總之，我們能夠在量子力學中找到實現二進制的系統。
在實現二進制之後，我們的下一步是需要得到二進制序列。
在經典計算機中，二進制序列由一個高低電壓交錯的脈沖實現。比如001對應於一個低電壓-低電壓-高電壓的信號。在量子力學中，我們通過糾纏態實現二進制序列。具體而言，比如某個光子處於態上， 我們可以把這個光子和其它光子糾纏起來得到一個N光子糾纏態
，這樣我們就實現了一個二進制的序列。
在這裏，量子世界和經典世界出現了不同。在經典世界中，我們只能同時擁有一個狀態。比如，如果我們擁有了001態，我們就不能同時擁有010態，這是因為兩個態的電壓會疊加，如果同時擁有這兩個態的話我們只能夠得到011態。但是在量子世界中，我們可以得到疊加態。具體來說，系統的狀態可以同時處於態。其中疊加系數a,b的模方表示我們在測量中得到相應態的概率。比如，我們得到
的概率是
。當然概率歸一化要求
。
我們闡述的態疊加原理會導致什麽後果呢？比如我們通過Hadamard門制備了一個態，並用這個態制備一個N光子糾纏態
, 那麽我們看到，這個態就同時處於
到
的等概率疊加態。(最簡單的例子，比如
)
這個事實說明了什麽呢？與經典算法不同，我們的操作可以同時對上面的所有態進行。因此，如果我們能夠找到一種有效的算法來同時處理這些態，那麽我們就能夠進行並行計算，因此我們算法的速度比起經典就大大提高了。這個並行與經典的並行算法的區別在於，經典的並行是把任務分成小的部分(比如算一個加法12+34，我們可以同時加十位和加各位然後最後加上兩個結果)，量子並行是同時處理了很多不一樣的狀態(同時計算了12+34，23+45, ...)。
比如Grover 算法。
量子退火：我們先要看看經典退火算法是如何實現的。經典退火算法是一種加入概率的貪心算法。通常搜索極值的最簡單的方法就是將某一點的值與附近的點的值比較，如果我們找到一點它的值比附近的點的值都大或者都小的話那麽我們就找到了局部極值。但是這樣搜索的話有可能不能得到整體的極值點。經典退火算法對上述過程進行了修正，它以一定的概率使得系統在處於局部極值時可以移動到附近一個不是局部極值的點。為了系統最後能夠得到穩定解，隨著時間推移，這個概率必須逐漸趨近於0。這個過程與物理中的玻爾茲曼分布類似。在玻爾茲曼分布中，
，其中
是兩個不同狀態的能量差，這裏能量對應各點的函數值。如果我們漸漸降低溫度，那麽我們看到只要
那麽概率就會趨向於0。上述降低溫度的過程在人類制造金屬的歷史上稱為“退火”。
量子退火的核心思想也是這樣。我們需要讓系統具有一個遠離局部極值點的概率(這樣才能走向最值點)，並讓這個概率最終趨於0(才能穩定在最值點)。與經典退火不同的是，我們發現在物理的量子力學系統中具有隧穿效應，因此量子力學系統本身就具有一個自然的偏離局部極值點到達全局極值點的概率。不太嚴格的說，這個隧穿概率，其中x為兩點的距離，
為一個參數。因此我們看出系統的總能量越高，隧穿概率越大。因此，我們的退火算法對應著一開始系統具有一個很大的總能量，在給定初始位置的情況下就是系統的初動能很大，在這個情況下系統有比較大的概率從局部極值移動到不是局部極值的點。隨著時間增加，我們把系統的動能減小，相應的總能量減小，隧穿概率減小，隨後我們就能夠達到一個穩定的極值點。
總結一下，兩種算法都是簡單的貪心算法加入了一個移動概率。量子退火算法的移動概率天然的是系統的隧穿概率。量子算法的好處是由於系統能夠往全局最值隧穿因此不像經典算法那樣我們在翻越勢壘的時候有一定的概率接受當前的局部極值因此可能好一些。
根據上面的討論，我們看出，優化函數對應量子力學中的勢能，優化的過程是給系統加入一個衰減的初始很大的動能項。最後系統的態就處於勢能的最值位置。
由於隧穿概率是正比於距離的，因此我們看出量子退火的有效性與局部極值和全局最值的距離很有關系。另一方面由於躍遷概率與能量差相關，所以經典退火的有效性和局部極值和全局最值中間的勢壘高度很有關系。
有的物理文獻是通過絕熱定理來討論的。這裏略去。參考Science的文章。 doi: 10.1126/science.1057726 .
另外好像實際上因為一般沒有(買不起)量子計算機(退火專用)我們實際上使用的是路徑積分蒙特卡羅來做模擬的。
另外似乎沒有量子算法優於經典算法的證明或者證據。在某些具體問題中經典退火更快。
數學問題轉為伊辛模型：通常在這裏說的伊辛模型是隨機場伊辛模型(random field ising model)。待續。伊辛模型轉化為量子過程：伊辛模型本身就是量子的。物理上的所有統計都是量子的。因為伊辛模型就是描述很多個自旋(理解為有很多個雙態，也就是01)的相互作用的最簡單模型。
量子有一種很神奇的特性，也就是量子的疊加態。一個粒子，在我們觀測之前，它處於又左旋又右旋的狀態。但是我們觀測以後，我們只能得到要麽左旋，要麽右旋的結果。換句話說，在觀測的一瞬間，它「塌縮」了。
對於量子處於疊加態的證明，可以搜索一下托馬斯·楊的「雙縫幹涉實驗」中，觀測手段影響光的波粒二象性的表現，以及「延遲決定實驗」中，在一切結束後再對過程進行決定的實驗。可以說，量子論打破了經典物理學中的決定論和定域性，實際上，不存在一個確定的「歷史」，而取決於我們觀察的方式。同時，不同的觀測方式甚至可以導致不同的歷史。
把它放到量子計算機上，這意味著幾個好處。
第一，是指數級增長的計算能力。經典計算機中，一個經典比特只能存儲一位信息，要麽是 1 ，要麽是 0 。但是在量子計算機中，這個比特可能是 0 ，也可以是 1 ，關鍵是它們同時參與了計算，而只在你觀測時，才會塌縮成一個完全確定的解答。假如是 10 經典比特，那麽相當於 10 位數據參與運算。而 10 量子比特，就是 2^10 ，也就是 1024 位數據參與了運算，這是多麽巨大的差距。
第二，假設現在你的手放在鍵盤上，準備進行 Google 搜索。不可思議的地方在於，甚至在你想好要搜什麽之前，量子計算機就可以完成計算！乍看起來這樣非常不合常理，但是實際上，在你打字時，後臺就可以開始進行計算。這個計算可能是各種搜索關鍵字的疊加態，而在你打好字按下回車時，這個疊加態一瞬間塌縮為你要的關鍵字，你的搜索早已運算完畢了。
第三，我們現在計算機的主要熱量，來源於我們對存儲器的不斷讀寫和重置。假設我們的存儲器內有 0 和 1 組成的雜亂無章的數據，現在我們全部清零。這一刻，我們的存儲器顯然變得更加「有序」，即無序程度「熵」的降低，而根據熱力學定律，這些熵就以熱量的形式散發出去。因為微觀粒子的幺正性，量子的運算是一種完全可逆計算，信息不會丟失而得到重用，幾乎不會有熱量的散失。
所以說，屆時在一塊手表上實現超越一切經典計算機的算力，並且超低功耗和熱量，的確不是不可能的。我們可以期待通用量子計算機普及的時候，人類文明會迎來多大的飛躍。量子有一種很神奇的特性，也就是量子的疊加態。一個粒子，在我們觀測之前，它處於又左旋又右旋的狀態。但是我們觀測以後，我們只能得到要麽左旋，要麽右旋的結果。換句話說，在觀測的一瞬間，它「塌縮」了。
對於量子處於疊加態的證明，可以搜索一下托馬斯·楊的「雙縫幹涉實驗」中，觀測手段影響光的波粒二象性的表現，以及「延遲決定實驗」中，在一切結束後再對過程進行決定的實驗。可以說，量子論打破了經典物理學中的決定論和定域性，實際上，不存在一個確定的「歷史」，而取決於我們觀察的方式。同時，不同的觀測方式甚至可以導致不同的歷史。
把它放到量子計算機上，這意味著幾個好處。
第一，是指數級增長的計算能力。經典計算機中，一個經典比特只能存儲一位信息，要麽是 1 ，要麽是 0 。但是在量子計算機中，這個比特可能是 0 ，也可以是 1 ，關鍵是它們同時參與了計算，而只在你觀測時，才會塌縮成一個完全確定的解答。假如是 10 經典比特，那麽相當於 10 位數據參與運算。而 10 量子比特，就是 2^10 ，也就是 1024 位數據參與了運算，這是多麽巨大的差距。
第二，假設現在你的手放在鍵盤上，準備進行 Google 搜索。不可思議的地方在於，甚至在你想好要搜什麽之前，量子計算機就可以完成計算！乍看起來這樣非常不合常理，但是實際上，在你打字時，後臺就可以開始進行計算。這個計算可能是各種搜索關鍵字的疊加態，而在你打好字按下回車時，這個疊加態一瞬間塌縮為你要的關鍵字，你的搜索早已運算完畢了。
第三，我們現在計算機的主要熱量，來源於我們對存儲器的不斷讀寫和重置。假設我們的存儲器內有 0 和 1 組成的雜亂無章的數據，現在我們全部清零。這一刻，我們的存儲器顯然變得更加「有序」，即無序程度「熵」的降低，而根據熱力學定律，這些熵就以熱量的形式散發出去。因為微觀粒子的幺正性，量子的運算是一種完全可逆計算，信息不會丟失而得到重用，幾乎不會有熱量的散失。
所以說，屆時在一塊手表上實現超越一切經典計算機的算力，並且超低功耗和熱量，的確不是不可能的。我們可以期待通用量子計算機普及的時候，人類文明會迎來多大的飛躍。 量子計算機中的 量子比特不僅僅可以是0 (寫作(可以接受的時間內)"無法處理的問題" 有很多, 最為知名的是大數的因數分解. 經典計算機至今沒有找到多項式時間內的算法, 但量子計算機可以實現多項式時間的Shor算法
如果得到了普及... 普及這不好說, 就說實用級別的量子計算機做出來了, 那麽現在市面上絕大多數的非對稱加密算法在它面前不堪一擊... 同時對於量子過程的模擬會變得容易得多, 大約做化學做材料的會非常開心?
對於單個比特來說, 疊加是這樣的:
當然量子計算有其與經典計算不同的性質, 還有些諸如量子態不可克隆原理等限制, 所以直接說相當於無窮臺經典計算機是不對的.
對於單個比特來說, 疊加是這樣的:
當然量子計算有其與經典計算不同的性質, 還有些諸如量子態不可克隆原理等限制, 所以直接說相當於無窮臺經典計算機是不對的.
子計算機是用平行世界進行計算的。它的最大優勢是可以輸入疊加態。對0和1同時進行處理。
舉個例子，一個經典的與門，輸入有四種的話，00 01 10 11，那麽如果我想知道所有的可能性，我們要把這幾種情況分別進行計算，需要4次計算。而量子計算機卻只要“同時”給這個與門的輸入端加上疊加的01，一步就出結果了。
量子計算機可以用於密碼破譯，比如大家都知道的，加密了一些東西忘了密碼，解密可能要窮舉法。這類似於行李箱的密碼，可以通過不斷的轉動齒輪試出來。但是我們用量子計算機，就可以直接把齒輪上的每一位，“同時”輸入進去，然後立馬就可以找出打開文件的那個密碼。
量子計算機在計算量子現象的時候也是得心應手。大家知道微觀世界是由量子力學統治的，而量子力學最大的特點就是疊加，你計算的時候要把所有可能的原子波函數組合（幹涉項）全部都考慮進去。這樣下來，計算量會隨著原子數增加呈冪指數暴漲，導致現在最先進的計算機，通過量子力學來模擬材料的性能時，模型中最多也只能放500個原子…
500個原子，對於dna，對於蛋白質，對於高分子，簡直是芝麻粒。所以人類至今無法從理論上模擬和預測蛋白質一類的功能，只能通過實驗不停的觀察，像植物學家那樣紀錄。
如果有了量子計算機，生物體系的計算將可行。物理再吃掉無機化學後，開始向高分子、生化領域進發，讓人們僅僅通過模擬手段就可以預測蛋白質和細胞的功能。
量子計算機和普通計算機，一個是運算能力和晶體管數量成正比的，一個是運算能力和量子比特呈冪指數關系的。雖然量子計算機目前能力有限，但是如果量子比特繼續變多，那運算能力就是2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048 4096 8192 這樣幾何級數的增長啊！最終，它的計算能力會遠超現在的計算機。下面是一些關於量子計算的科普問答：
Q：量子做的計算機，量子是什麽？在哪兒呢？
量子是一個能量的最小單位，所有的微觀粒子包括分子、原子、電子、光子，它們都是量子的一種表現形態。
這個世界本身都是由微觀粒子組成的。所以某種意義上講，我們這個世界就是由量子組成的。
人類可都是24K純量子產品。“噗”，大家呼一口氣，那就是上萬億量子的進出。
到本世紀初，在人們的周圍隨處可見直接或間接運用量子理論的技術和裝置：從常見的CD唱片機到龐大的現代光纖通信系統，從無水塗料到激光制動車閘，從醫院的磁共振成像儀到隧道掃描顯微鏡……量子技術已經滲透到人們的生活中。
Q：中國這臺量子計算機，是世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機，它比前輩牛在哪裏？
早期經典的計算機是二進制的。意思是說，它們只能用“0”和“1”，來記錄所有的信息狀態，每一步能做到的只有2的一次方——2次運算。
量子計算機，由量子狀態來描述信息，它們擁有更快速的運算方式。
比如，2個量子態（也可以稱作“2個比特”）的量子計算機，每一步可做到2的2次方——也就是4次運算。3個比特的量子計算機，每一步可以對信息做到2的3次方——8次計算。
中國科學家現在能把量子計算機做到什麽水平呢？
中國的量子計算機有10個比特。也就是說，這臺量子計算機，每一步可做2的10次方，也就是1024次運算。
舉個例子，如果傳統計算機，好比兩個手指戳戳鋼琴鍵，那麽中國的這臺量子計算機就相當於是千手觀音彈鋼琴，有1024個手指，在同時操作。
這樣彈出來的樂曲是不是要豐富、流暢得多？
中國量子計算機的首次實驗測試，也證明了它的速度優勢——不僅比國際同行類似的實驗加快至少2.4萬倍。同時，通過和經典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計算機(ENIAC)和第一臺晶體管計算機(TRADIC)運行速度快10-100倍。
全世界都在攻關量子計算機
為什麽這麽難制造
Q：這臺量子計算機已經成型了嗎？
目前這臺機器還處於原始狀態，是一臺只有元器件和光學儀器的原型機。大小大約占3平方米不到。
Q：3平方米也不小了，量子計算機以後可以出筆記本電腦嗎？
如果做到更加實用化，比如將核心元件壓縮成CPU，量子計算機體積也可以大幅縮小。
Q：對於量子計算機能夠容納多少個光量子，世界上的幾個團隊一直在暗暗較勁。
2015年，谷歌、NASA（美國航天航空局）和加州大學聖芭芭拉分校宣布實現了9個超導量子比特的高精度操縱。
今年上半年，谷歌也曾宣布要發布10比特的量子計算機，結果被中國科學家團隊超車。
接下去，大家還要繼續1個比特挨著1個比特地“咬”，以至於達到“量子霸權”。
為什麽大家都在緊咬這個研究，“量子霸權”到底牛在哪裏？
“量子霸權”是加州理工學院物理學家John Preskill發明的名詞。
通俗來講就是：目前的超級計算機系統，能完成5到20個量子比特的量子計算機所做的事情。但達到約50個量子比特之後，量子計算機的能力將一騎絕塵，超級計算機只能望“量子”興嘆。
50比特的量子計算機，一步就能進行2的50次方運算，等於1125899906842000，即一千萬億次計算，已經達到全球排名第五、中國天河一號超級計算機現在的計算能力。
如果真的到了那一天，現在的電子計算機就相當於以前的算盤，顯得笨重又古老了。
Q：為什麽光量子的量越多，量子計算機越難制造？
量子計算機中的量子，必須處於彼此糾纏的狀態中才能工作。而光量子數量越多，糾纏狀態的穩定性就越差。
Q：潘建偉團隊是怎麽把量子糾纏起來的？
在-220℃以下的降溫超導環境中，作糾纏。糾纏速度很快的，“嗖”的一記，10個量子就糾纏在一起了。
量子計算機會帶來哪些改變
至少天氣預報會更準確
Q：潘建偉團隊在2016年發射了世界首顆量子衛星“墨子號”。量子衛星的一項實驗，就是驗證量子保密通信。量子糾纏而成的密碼，具有不可復制性和絕對安全性。一旦有人竊取密碼，整個通信信息就會“自毀”並告知使用者。
那麽量子計算機的發明，有一項重要的功能就是解密，那麽潘教授的“矛”——量子計算機，會不會破解他發明的“盾”——量子密鑰呢？
不能，量子密鑰不可被破解。
但是量子計算機有能力高效破解其他方式形成的通訊方式。當然，量子計算機有更多別的用途。
比如，“知乎”上最熱門的問題之一——天氣預報為什麽總是不準？
因為關乎天氣變化的因素實在是太多了。海洋、雲層、風……連地球另外一端的蝴蝶拍拍翅膀，都有可能影響這一頭的天氣。而目前的計算機系統，還搞不定那麽多因素的計算。但是換成量子計算機，未來就可以突破這個難題，它的運算能力能讓氣象預報更爭氣。
D-Wave 量子計算機-首臺商用量子計算機
D-Wave(4張)
在2007年，加拿大計算機公司D-Wave展示了全球首臺量子計算機“Orion（獵戶座）”，它利用了量子退火效應來實現量子計算。該公司此後在2011年推出具有128個量子位的D-Wave One型量子計算機並在2013年宣稱NASA與谷歌公司共同預定了一臺具有512個量子位的D-Wave Two量子計算機。[1]
NSA加密破解計劃
量子處理器(1張)
2014年1月3日，美國國家安全局（NSA）正在研發一款用於破解加密技術的量子計算機，希望破解幾乎所有類型的加密技術。投入巨資 投入4.8億進行“滲透硬目標”[1]
首臺編程通用量子計算機
2009年11月15日，世界首臺可編程的通用量子計算機正式在美國誕生。不過根據初步的測試程序顯示，該計算機還存在部分難題需要進一步解決和改善。科學家們認為，可編程量子計算機距離實際應用已為期不遠。[1]
單原子量子信息存儲首次實現
2013年5月，德國馬克斯普朗克量子光學研究所的科學家格哈德·瑞普領導的科研小組，首次成功地實現了用單原子存儲量子信息——將單個光子的量子狀態寫入一個銣原子中，經過180微秒後將其讀出。最新突破有望助力科學家設計出功能強大的量子計算機，並讓其遠距離聯網構建“量子網絡”。[1]
首次實現線性方程組量子算法
2013年6月8日，由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。該研究成果發表在6月7日出版的《物理評論快報》上。[1]
金剛石建成世界上首臺量子計算機
2015年12月，以杜教授為首的中國科技大學研究人員小組建立了一個新的系統，這個系統可以使用相應的方式退出體系結構。比起普通二進制計算機，這一系統使得能夠進行更為大量的計算。通常，這種系統都需要帶有氣候檢測的特別裝備實驗室，而這一新模型卻能夠在普通的房屋內也能夠安全存放。其量子計算能夠在普通室溫的條件下工作，這是借助於金剛石中少量的氮來完成的。[15]
如果您願意花幾塊錢請我喝杯茶的話，可以用手機掃描下方的二維碼，通過 支付寶 捐贈。我會努力寫出更好的文章。
（捐贈不顯示捐贈者的個人信息，如需要，請註明您的聯系方式）
Thank you for your kindly donation!
一篇文章快速了解 量子計算機 （精心整理） （二）