至于为何量子计算机的小人可以同时走不同的路 ， 背后的原理没人知道 ， 但科学家们把一个量子比特既是0又是1的这种现象称之为量子的叠加态 ， 其衍化出来的著名实验有薛定谔的猫以及平行时空/平行宇宙的假设 。
量子计算机在特定运算领域领先经典计算机的运算方式用小学数学来讲 ， 就是如果要运算a*b*c*d*e*f ， 经典计算机需要先算a*b ， 然后把其结果乘以c ， 再乘以d……得出结果后继续上述步骤 ， 一步一步慢慢来 ， 而量子计算机则是同时运算a*b、c*d、e*f ， 因此 ， 量子计算机在特定计算上要比经典计算机快无数倍 。
到底有多快呢 ， 潘建伟与朱晓波教授带领的中国科技大学团队 ， 使用66量子位的超导型量子计算机“祖冲之”处理对随机量子电路的输出分布进行采样 ， 用了1.2小时就完成 ， 而当前最强大的经典超级计算机完成运算则需要8年 。
超强的计算能力使量子计算机在未来可以为密码分析、气象预报、石油勘探、药物设计等所需的大规模计算的行业服务 ， 并可揭示高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制 ， 为先进材料制造和新能源开发等奠定科学基础 。
这是否意味着量子计算机已经全面超越了经典计算机呢？答案是否定的 。 量子计算机虽然有神奇的量子叠加态可以应用 ， 但受制于现阶段量子计算机的发展水平 ， 其实际能用到的场景却是非常有限的 。 华为量子计算软件与算法首席科学家翁文康在WAIC上的演讲中表示 ， 在量子系统仿真、量子化学、组合优化、机器学习等领域的“专用”量子计算机预计成熟期为3-5年 ， 而在大数分解、数据库搜索、量子动力学、量子人工智能等领域“通用”量子计算机预计成熟期可能需要10年甚至更久 。
可以说现在所有的量子计算机仍只是专用计算机 ， 无法像经典计算机一样解决通用性的问题 。 如 ， 去年我国轰动一时的量子计算机“九章” ， 其设计出来就是为了“求解高斯玻色取样” ， 在此类专项问题求解上非常快 ， 但它在做其他的计算任务或许还没有我们手中的电脑、手机快 。
要解决量子计算机的通用性难题并不容易 ， Intel院士、研究院院长Rich Uhlig曾做过一个估算 ， “只有在数百个甚至数千个量子位可靠运行的情况下 ， 量子计算机才能比超级计算机更快地解决实际问题 。 ”壁仞科技创始人、董事长、CEO张文认为 ， 量子计算在实用性、成本和软件上依然存在瓶颈 ， 需进一步提升量子比特数和量子纠错能力 ， 量子计算机才有成功商用的可能 。
但现在量子芯片还处在数十个量子比特的一段 ， 加上量子比特的操纵还是业界的难题 ， 离商用水平还为时过早 ， 导致大规模的量子算法还没有可以承载运行的平台 。
在今年的WAIC上 ， 图灵量子创始人金贤敏教授在接受媒体采访时表示 ， 实现通用量子计算机有三个前提——百万量子比特的操纵能力、低环境要求、高集成度 。 他认为光量子路径是唯一能够满足这些条件的技术体系 ， 是通向大规模通用量子计算的最可行路径 。
量子计算有不同的实现路径 ， 如“祖冲之”是超导量子计算 ， “九章”是光量子计算 ， 除了超导和光量子计算 ， 离子阱方案、核磁共振方案、金刚石方案、超冷原子方案、拓扑比特方案等等 。
金贤敏教授则对光量子计算机的商业落地持乐观态度 。 他表示两年前大家认为需要10~15年量子霸权才有可能会实现 ， 结果2019年谷歌、2020年中国都纷纷实现了量子霸权 ， 所以现在大家觉得遥远的技术体系突破和产业应用的落地可能会比预想中来得更快 。
当然 ， 量子霸权仅代表量子计算机在解决某些特定问题上的能力超越了任何经典计算机 ， 但“量子霸权”其实只是量子计算机发展的一个阶段 ， 此时的量子计算机仍属于专用机范畴 ， 要想量子计算种种“梦幻般”的应用真正落地 ， 恐怕还有不短的路需要走 。
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