量子計(jì)算機(jī)(quantum computer)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。 量子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主要有運(yùn)行速度較快、處置信息能力較強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣等。與一般計(jì)算機(jī)比較起來(lái),信息處理量愈多，對(duì)于量子計(jì)算機(jī)實(shí)施運(yùn)算也就愈加有利,也就更能確保運(yùn)算具備精準(zhǔn)性。

IBM公司的一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)目前正運(yùn)行迄今最大的量子程序。鑒于大型量子程序在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，IBM開(kāi)發(fā)出一種新的“錯(cuò)誤減少”技術(shù)來(lái)糾錯(cuò)，從而得到更有意義的計(jì)算結(jié)果，這使其量子計(jì)算機(jī)變得更有用，能運(yùn)行1700多個(gè)操作。量子計(jì)算機(jī)有潛力解決即使目前最好的傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)也無(wú)法解決的問(wèn)題。物理學(xué)家通過(guò)開(kāi)發(fā)所謂的量子電路來(lái)編寫(xiě)量子計(jì)算機(jī)程序，電路的大小取決于它包含多少操作(比如將0轉(zhuǎn)換為1)，以及它使用多少個(gè)量子比特。量子電路越大，相關(guān)程序可解決的問(wèn)題就越復(fù)雜，但出錯(cuò)概率也更大。此前，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的最大的可用量子電路使用了26個(gè)量子比特，包含1080個(gè)單獨(dú)的操作，但現(xiàn)在他們正運(yùn)行一個(gè)包含127個(gè)量子比特及1700多個(gè)單獨(dú)操作的量子電路。他舉例，大數(shù)據(jù)時(shí)代，計(jì)算能力需求在急速增長(zhǎng)，一般發(fā)展計(jì)算能力是用加強(qiáng)晶體管的集成度實(shí)現(xiàn)。而根據(jù)摩爾定律，在單位面積上可集成的晶體管的數(shù)目每18個(gè)月就可以增長(zhǎng)一倍。“目前的晶體管尺寸已經(jīng)達(dá)到4個(gè)納米，預(yù)計(jì)不到10年時(shí)間，就會(huì)達(dá)到亞納米尺寸。到了亞納米尺寸后，量子效應(yīng)就會(huì)開(kāi)始發(fā)生作用?！?

量子計(jì)算的能力有多強(qiáng)大?潘建偉表示，它隨著糾纏粒子的數(shù)目增加而指數(shù)增長(zhǎng)。比如，一個(gè)比特在經(jīng)典事件里，手機(jī)和電腦上是處于0或者1，但到了量子系統(tǒng)里面就可以屬于0+1，但這個(gè)比特到了50個(gè)的時(shí)候，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)里面，只能處于2的50次方個(gè)狀態(tài)的某一個(gè)。但到了量子世界里，它就可以處于2的50次方種狀態(tài)的相干疊加。如果對(duì)一個(gè)300萬(wàn)的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，用目前的萬(wàn)億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)大概需要15萬(wàn)年，但是用量子計(jì)算機(jī)只需要一秒鐘。因此量子計(jì)算機(jī)有非常好的前景與應(yīng)用。

IBM公司的一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)目前正運(yùn)行迄今最大的量子程序。鑒于大型量子程序在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，IBM開(kāi)發(fā)出一種新的“錯(cuò)誤減少”技術(shù)來(lái)糾錯(cuò)，從而得到更有意義的計(jì)算結(jié)果，這使其量子計(jì)算機(jī)變得更有用，能運(yùn)行1700多個(gè)操作。量子計(jì)算機(jī)有潛力解決即使目前最好的傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)也無(wú)法解決的問(wèn)題。物理學(xué)家通過(guò)開(kāi)發(fā)所謂的量子電路來(lái)編寫(xiě)量子計(jì)算機(jī)程序，電路的大小取決于它包含多少操作(比如將0轉(zhuǎn)換為1)，以及它使用多少個(gè)量子比特。量子電路越大，相關(guān)程序可解決的問(wèn)題就越復(fù)雜，但出錯(cuò)概率也更大。在“量子信息”分論壇上，量旋科技聯(lián)合創(chuàng)始人&資深科學(xué)家馮冠儒博士，向與會(huì)嘉賓作了題為“桌面型核磁共振量子計(jì)算平臺(tái)上的量子算法實(shí)現(xiàn)”報(bào)告。馮冠儒博士詳細(xì)介紹了核磁共振量子計(jì)算背后的技術(shù)原理，以及量旋科技如何通過(guò)核磁共振系統(tǒng)的探索式創(chuàng)新，在桌面型量子計(jì)算機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)量子控制和量子算法，打造便攜式量子計(jì)算平臺(tái)。

“核磁共振量子計(jì)算平臺(tái)是最早發(fā)展起來(lái)的量子計(jì)算平臺(tái)之一，并能夠成功演示眾多的量子算法。但過(guò)往這些算法的演示，多是在超導(dǎo)核磁共振系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法小型化、做成桌面型儀器。而量旋科技采用永磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)，為小型核磁共振譜儀的建造提供了條件?！瘪T冠儒表示。

IBM公司的一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)目前正運(yùn)行迄今最大的量子程序。鑒于大型量子程序在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，IBM開(kāi)發(fā)出一種新的“錯(cuò)誤減少”技術(shù)來(lái)糾錯(cuò)，從而得到更有意義的計(jì)算結(jié)果，這使其量子計(jì)算機(jī)變得更有用，能運(yùn)行1700多個(gè)操作。

量子計(jì)算機(jī)有潛力解決即使目前最好的傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)也無(wú)法解決的問(wèn)題。物理學(xué)家通過(guò)開(kāi)發(fā)所謂的量子電路來(lái)編寫(xiě)量子計(jì)算機(jī)程序，電路的大小取決于它包含多少操作(比如將0轉(zhuǎn)換為1)，以及它使用多少個(gè)量子比特。量子電路越大，相關(guān)程序可解決的問(wèn)題就越復(fù)雜，但出錯(cuò)概率也更大。

此前，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的最大的可用量子電路使用了26個(gè)量子比特，包含1080個(gè)單獨(dú)的操作，但現(xiàn)在他們正運(yùn)行一個(gè)包含127個(gè)量子比特及1700多個(gè)單獨(dú)操作的量子電路。

在近百年的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論中，影響最大的就是薛定諤(1935年)提出的所謂"薛定諤貓"佯謬和愛(ài)因斯坦等人(1935年)提出的EPR佯謬。薛定諤設(shè)想在一個(gè)封閉盒子里面有個(gè)放射源，它在每一秒時(shí)間內(nèi)以1/2幾率放射出一個(gè)粒子。換句話說(shuō)，按照量子力學(xué)的疊加性原理，一秒鐘后體系處于無(wú)粒子態(tài)和一個(gè)粒子態(tài)的等幾率幅疊加態(tài)。一旦粒子發(fā)射出來(lái)，它將通過(guò)一個(gè)巧妙的傳動(dòng)機(jī)將毒藥瓶打開(kāi)，毒氣釋放后會(huì)導(dǎo)致盒子里面的一只貓立刻死亡。當(dāng)然，如果無(wú)粒子的發(fā)射，這一切均不會(huì)發(fā)生，貓仍然活著。接下來(lái)要問(wèn):一秒鐘后盒子里的貓是死還是活?既然放射性粒子是處于零和1的疊加態(tài)，那么這只貓理應(yīng)處于死貓和活貓的疊加態(tài)。這只似死似活、半死半活的貓就是著名的"薛定諤貓"。

美國(guó)波士頓咨詢公司之前發(fā)布了一份數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2050年量子計(jì)算機(jī)會(huì)有望創(chuàng)造出8500億美元的利潤(rùn)。

值得一提的是，中國(guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域取得了巨大的技術(shù)突破，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止量子計(jì)算機(jī)一款，而且量子通信、量子雷達(dá)、量子無(wú)人機(jī)，包括量子芯片，都成為中國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域的最新成果，可以說(shuō)西方國(guó)家至今還沒(méi)有摸透相關(guān)技術(shù)，而中國(guó)卻已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。另外，中國(guó)的百度公司之前發(fā)布了“乾始”的量子計(jì)算機(jī)，及全球第1個(gè)全平臺(tái)量子計(jì)算軟硬件一體化方案“量羲”，百度研發(fā)了集量子硬件、軟件平臺(tái)、量子應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)級(jí)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，并打造了全球首個(gè)全平臺(tái)量子軟硬件一體化解決方案。這一突破，也讓百度也成為僅次于美國(guó)IBM，國(guó)內(nèi)第1家實(shí)現(xiàn)量子產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的公司。

值得一提的是，在2020年，由中國(guó)著名量子科學(xué)家潘建偉帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)與牛津大學(xué)等國(guó)際科研機(jī)構(gòu)的學(xué)者在相隔上千公里的兩個(gè)地面基站之間，實(shí)現(xiàn)了基于量子糾纏的無(wú)中繼量子保密通信。這些科學(xué)家還利用“墨子號(hào)”量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星作為量子糾纏源，首次實(shí)現(xiàn)了全球相距上千公里的兩地分發(fā)量子密鑰。