量子計算是一種遵循量子力學規(guī)律調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式。對照于傳統(tǒng)的通用計算機，其理論模型是通用圖靈機;通用的量子計算機，其理論模型是用量子力學規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機。從可計算的問題來看，量子計算機只能解決傳統(tǒng)計算機所能解決的問題，但是從計算的效率上，由于量子力學疊加性的存在，某些已知的量子算法在處理問題時速度要快于傳統(tǒng)的通用計算機。2019年8月，中國量子計算研究獲重要進展：科學家領(lǐng)銜實現(xiàn)高性能單光子源。

量子力學態(tài)疊加原理使得量子信息單元的狀態(tài)可以處于多種可能性的疊加狀態(tài)，從而導(dǎo)致量子信息處理從效率上相比于經(jīng)典信息處理具有更大潛力。普通計算機中的2位寄存器在某一時間僅能存儲4個二進制數(shù)(00、01、10、11)中的一個，而量子計算機中的2位量子位(qubit)寄存器可同時存儲這四種狀態(tài)的疊加狀態(tài)。隨著量子比特數(shù)目的增加，對于n個量子比特而言，量子信息可以處于2種可能狀態(tài)的疊加，配合量子力學演化的并行性，可以展現(xiàn)比傳統(tǒng)計算機更快的處理速度。

量子計算讓編程和數(shù)學領(lǐng)域出現(xiàn)一些振奮人心的事情成為可能。

量子二進制數(shù)字或者量子比特之所以表現(xiàn)為這樣是因為一種叫作態(tài)疊加的原理。態(tài)疊加原理是量子計算背后的核心法則。我們在討論態(tài)疊加時，通常會用到電子這一例子。電子具有自旋的特性，旋轉(zhuǎn)的方向既可能是向上也可能向下。然而，根據(jù)量子力學理論，電子不僅能向上或向下旋轉(zhuǎn)，它還具有一種綜合兩種狀態(tài)而任意線性組合的旋轉(zhuǎn)形式。線性組合意味著它可以同時具有向上旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)也有向下旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。

2021年10月6日訊，隨著下一代通信技術(shù)的不斷迭代和用戶使用量的增加，以量子計算為主的新的算力平臺成為焦點，合肥市大數(shù)據(jù)公司近日依托合肥先進計算中心和本源量子共同打造的合肥量子計算創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺上線。這是國內(nèi)首個量子計算雙創(chuàng)平臺，將面向多行業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者提供優(yōu)質(zhì)的量子計算學習、量子算法仿真開發(fā)、量子計算應(yīng)用推廣和交流服務(wù)，推進量子科技產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

了解得知，合肥在量子科學領(lǐng)域的研究一直走在前沿，在2020年合肥就啟動了“量子計算創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺”建設(shè)，在經(jīng)過了幾個月的努力之后完成了平臺搭建、系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、測試和線上部署。目前，該量子計算雙創(chuàng)平臺支持適配超導(dǎo)和半導(dǎo)量子芯片接入，包含了四種量子虛擬機(全振幅、單振幅、含噪音機、部分振幅)、量子軟件開發(fā)插件、量子云軟件系統(tǒng)、量子算法應(yīng)用和開發(fā)組件等。

值得注意的是，該平臺也包含“云上”“線下”服務(wù)。在“線上”,平臺主要基于“云”進行技術(shù)孵化和項目孵化,只要創(chuàng)業(yè)者和創(chuàng)新者能夠連接入平臺,無論身在何處,都可以進行量子計算學習、項目開發(fā)和創(chuàng)新應(yīng)用。在“線下”,合肥大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園提供物理場地和雙創(chuàng)服務(wù)平臺,采用“基地+基金+數(shù)據(jù)+定制服務(wù)”的運營服務(wù)模式,構(gòu)建多方協(xié)作、互利共贏的良好大數(shù)據(jù)生態(tài)鏈,為眾多量子計算領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者提供全方位的雙創(chuàng)服務(wù)。

量子通信、量子計算，這些帶有神秘色彩的技術(shù)詞匯，在過去幾年逐漸為產(chǎn)業(yè)界熟知。其中，量子通信技術(shù)已經(jīng)開啟規(guī)模商用，中國發(fā)射了全球首顆量子通信衛(wèi)星“墨子號”，并開通了第一條量子保密通信干線——“京滬干線”。而更為前沿的量子計算，還處在商業(yè)應(yīng)用的萌芽階段。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)的力量開始逐漸匯聚。9月27日召開的中國國際信息通信展上，專門舉辦了一場“量子計算論壇”，國內(nèi)多位知名量子信息專家學者及行業(yè)初創(chuàng)公司濟濟一堂，探討了量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。論壇嘉賓、中山大學羅樂教授對C114強調(diào)，離子阱量子計算擁有明朗的未來。

量子信息包括量子通信、量子測量、量子計算。羅樂教授介紹，相較于其他兩項技術(shù)，量子計算是起步時間最晚，技術(shù)難度最大、參與企業(yè)最少、對社會生產(chǎn)生活影響面最廣的一項技術(shù)。它不僅會帶來經(jīng)典計算不可比擬的超強算力，也會反向驅(qū)動量子通信、量子測量等技術(shù)的發(fā)展。

對于量子計算的價值，羅樂教授認為，這是21世紀的基礎(chǔ)技術(shù)，將服務(wù)于人類社會的方方面面，與之類似的技術(shù)是人工智能。區(qū)別在于，人工智能初級階段的技術(shù)，例如人臉識別等，已經(jīng)開啟規(guī)模商用，商業(yè)與技術(shù)創(chuàng)新形成正循環(huán)。量子計算還處在更早期的階段，技術(shù)流派初步成型，應(yīng)用場景也在探索中?！芭e例來說，量子計算可望在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，替代經(jīng)典計算產(chǎn)生的巨大能源消耗，助力達成國家‘雙碳’的戰(zhàn)略目標?！蹦壳?，量子計算主要有兩大技術(shù)流派：離子阱和超導(dǎo)。哪種技術(shù)流派更具前景，美國IonQ公司讓離子阱技術(shù)的價值得到進一步廣泛重視，該公司由羅樂教授博士后導(dǎo)師、美國科學院院士Monroe教授創(chuàng)立。事實上，IonQ成功上市，意味著離子阱技術(shù)的商業(yè)化潛力，取得了資本市場的認同。

教會電腦知道現(xiàn)實問題的原因并從經(jīng)驗中學習的方法就叫做機器學習。這是人工智能的一個分支。我們所寫的大部分代碼都是完全靜態(tài)的，也就是說，給定新的數(shù)據(jù)，它將不斷地重復(fù)執(zhí)行相同的計算并且犯同樣的錯誤。使用機器學習，我們可以設(shè)計自我修正的程序。這種程序還可以學習采用新的方法去處理一小段數(shù)據(jù)，甚至這些數(shù)據(jù)機器從來就沒見過。在D-Wave硬件上運行很好的程式都是需要在不確定條件下學習和做出決定的程序。舉個例子，假設(shè)讓電腦基于一組之前給它看過的相似物體的圖片中識別某個物體。對于遵循嚴格邏輯原因設(shè)計的傳統(tǒng)電腦架構(gòu)來說，這個任務(wù)非常困難。如果系統(tǒng)被輸入了一張新圖，它就很難對這張圖進行總體描述。比如“這看起來像個蘋果”。D-Wave的處理器是被設(shè)計成支持那些擁有高級認知水平和決斷能力的應(yīng)用程序

我們怎樣才能使用量子計算機去實現(xiàn)學習呢?舉個例子，比如我們想讓系統(tǒng)識別物體。為此編寫能量程序也是非常困難的，甚至是使用量子編譯器也是如此，因為我們不知道在細節(jié)上如何能抓住讓系統(tǒng)必須認識的物體本質(zhì)。幸運的是，我們還有另一種方法繞開這個問題。因為這里有一種模式可以讓量子計算機根據(jù)新輸入的數(shù)據(jù)片段來調(diào)整它自己的能量程序。這就允許機器做出比較好的去猜想這個物體到底是什么。甚至這個實例電腦從來沒有見過。下面的章節(jié)給除了這個過程的大致框架。

如果你感到有些疑惑，別擔心。即使是在量子計算領(lǐng)域的重要科學家也發(fā)現(xiàn)，它無法僅靠直覺來領(lǐng)悟。尼爾斯·玻爾說：“那些第一次聽到量子理論而沒被震驚的人，可能還沒能理解它?！崩聿榈隆べM曼說，“我可以很有把握地說還沒有人能理解量子力學。”