基于這些理論基礎(chǔ)，理查德·費(fèi)曼最早提出了量子計算機(jī)的概念設(shè)想。

　　而事實上，一直到80年代，量子計算機(jī)都處在理論推導(dǎo)狀態(tài)。在這期間，理查德·費(fèi)曼1982年提出了利用量子體系實現(xiàn)通用計算的想法，1985年大衛(wèi)·杜斯則提出了量子圖靈機(jī)模型。

　　直到1994年彼得·秀爾提出量子質(zhì)因子分解算法，因其對于通行于銀行及網(wǎng)絡(luò)等處的RSA加密算法可以破解而構(gòu)成威脅，量子計算機(jī)開始變成熱門話題。

　　2007年2月，加拿大D-Wave系統(tǒng)公司宣布研制成功16位量子比特的超導(dǎo)量子計算機(jī)，但其作用僅限于解決一些最優(yōu)化問題，與科學(xué)界公認(rèn)的能運(yùn)行各種量子算法的量子計算機(jī)仍有較大區(qū)別。此時，D-Wave公司的“迷你曼哈頓計劃”正式開啟。

　　2009年11月15日，世界首臺可編程的通用量子計算機(jī)在美國誕生。同年，英國布里斯托爾大學(xué)的科學(xué)家研制出基于量子光學(xué)的量子計算機(jī)芯片，可運(yùn)行秀爾算法。

　　直至目前，量子計算機(jī)相較于經(jīng)典計算機(jī)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：1、量子疊加，同時表示0和1;2、量子并行計算,可同時對2^n個數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，相當(dāng)于經(jīng)典計算機(jī)同時進(jìn)行2^n次操作。

　　對于量子計算機(jī)可以實現(xiàn)的計算量，費(fèi)曼有一個經(jīng)典的應(yīng)用場景描述：如果被要求5分鐘內(nèi)在國會圖書館某一本書的某頁上找到一個大寫字母“X”，這幾乎是不可能的，因為國會圖書館有5000萬冊書。但是如果處于5000萬個平行現(xiàn)實中，每個現(xiàn)實都可以查看不同的書籍，那么肯定能在其中某個現(xiàn)實中找到這個“X”。

　　在這個假設(shè)中，普通計算機(jī)就像是前一種情形中的“瘋子”，需要在5分鐘內(nèi)找遍盡可能多的書。而量子計算機(jī)卻能復(fù)制出5000萬個人，每個只需翻找一本書即可。

　　“谷歌們”到底在做哪些研究?

　　即使量子計算機(jī)在2009年誕生，但因為離實際應(yīng)用還有很大距離，其影響力主要是在學(xué)術(shù)、科研機(jī)構(gòu)、巨頭科技公司，以及各國的技術(shù)研發(fā)比拼上。

　　2010年3月，德國超級計算機(jī)成功模擬42位量子計算機(jī);2011年4月，澳大利亞和日本的科研團(tuán)隊在量子通信方面取得突破，實現(xiàn)了量子信息的完整傳輸;同年9月，科學(xué)家證明量子計算機(jī)可以用馮·諾依曼架構(gòu)來實現(xiàn);2012年2月，IBM聲稱在超導(dǎo)集成電路實現(xiàn)的量子計算方面取得數(shù)項突破性進(jìn)展;2013年5月，D-Wave宣稱NASA和Google共同預(yù)定了一臺采用512量子位的D-Wave Two量子計算機(jī)。

　　關(guān)于NASA和Google的合作，NASA的希望是量子計算機(jī)能被用于發(fā)現(xiàn)新的類地行星，或者應(yīng)用到星際航行。而“發(fā)明大王”谷歌則希望量子計算機(jī)可以解決創(chuàng)造性的問題，前面提到，經(jīng)典計算機(jī)無論在運(yùn)算屬性還是運(yùn)算速度上都差強(qiáng)人意。此外，量子計算機(jī)還可以讓機(jī)器學(xué)習(xí)方面取得不可估量的巨大進(jìn)步。

　　目前，谷歌和NASA買下的這臺D-Wave Two據(jù)說被鎖在一個巨大的黑盒子中，因為量子需要在絕對低溫中才能有更快的運(yùn)行速度，所以這個黑中的溫度幾乎達(dá)到絕對零度(零下273.15攝氏度)，同時，盒內(nèi)完全黑暗且安靜。

　　在去年9月舉辦的Ignite大會上，微軟展示了拓?fù)淞孔游灰约坝布浖鷳B(tài)系統(tǒng)開發(fā)方面取得的進(jìn)展，發(fā)布了為駕馭規(guī)?；孔佑嬎銠C(jī)而專門優(yōu)化的新的編程語言，讓開發(fā)者能夠編寫量子程序，在當(dāng)前的量子模擬器上調(diào)試，并能夠在未來真正的拓?fù)淞孔佑嬎銠C(jī)上運(yùn)行。

　　雖然仍未開發(fā)出可運(yùn)行的量子位，但微軟量子團(tuán)隊主管霍爾姆達(dá)爾在近期表示，微軟現(xiàn)在已經(jīng)“十分接近”宣布實現(xiàn)這一突破。

　　對于D-Wave的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)家埃里克·勒迪辛斯基來說，他要在10年，而不是50年造出一臺量子計算機(jī)，這對于他來說是一項“迷你曼哈頓計劃”。

　　然而，質(zhì)疑聲也沒有消停過。有專家至今認(rèn)為，還需要幾十年才會出現(xiàn)真正應(yīng)用量子力學(xué)原理的計算機(jī)。有計算機(jī)專家提醒說，也許目前所謂量子計算機(jī)的處理器確實很快，但仍然是在障眼法的演示下應(yīng)用了傳統(tǒng)科技。更有如MIT量子物理學(xué)家斯科特·阿倫森自稱是D-Wave的首席批評家，他的公眾言論一直強(qiáng)調(diào)，沒有直接證據(jù)說明D-Wave的量子處理器是以量子力學(xué)的方式運(yùn)行的，即使有谷歌和NASA的背書。

　　無路如何，這次“迷你曼哈頓計劃”看起來還是有巨大前景，別忘了D-Wave最初可是由亞馬遜的貝佐斯和中情局共同進(jìn)行戰(zhàn)略投資。

　　“量子霸權(quán)”競爭激烈，最終誰會勝出?是21世紀(jì)的“發(fā)明大王”谷歌?老牌“軟件帝國”微軟?電商跨界者亞馬遜、IBM、英特爾，亦或是D-Wave?

　　或者還有別的可能。

　　暨破比特操縱記錄后 潘建偉團(tuán)隊完成首個TDA算法驗證演示

　　去年5月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士在上海宣布，我國科研團(tuán)隊成功構(gòu)建了光量子計算機(jī)，首次演示了超越早期經(jīng)典計算機(jī)的量子計算能力。

　　此次突破，主要體現(xiàn)在超導(dǎo)體系上，研究團(tuán)隊打破了由美國保持的9個量子比特操縱記錄，自主研發(fā)了10比特超導(dǎo)量子線路樣品，實現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的多體純糾纏，并通過層析測量方法完整地刻畫了10比特量子態(tài)。

　　近日，潘建偉團(tuán)隊再次完成了首個在光量子計算機(jī)上進(jìn)行拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析(TDA)算法的驗證演示，表明數(shù)據(jù)分析可能是未來量子計算的一大重要應(yīng)用。

　　據(jù)了解，TDA可以抵抗一定噪聲的干擾，從數(shù)據(jù)中提取有用信息，而量子版本的TDA能實現(xiàn)對經(jīng)典最優(yōu)TDA算法的指數(shù)級加速。量子TDA算法也是繼秀爾算法(上述用于大數(shù)因子分解進(jìn)行密碼破譯)、Grover 算法(用于搜索問題)、HHL 算法(用于解線性方程組)之后，人類在量子計算機(jī)上可使用的一種新算法。

　　該算法為在量子計算機(jī)上進(jìn)行高維數(shù)據(jù)處理、甚至人工智能算法領(lǐng)域的探索打開了方向。

　　后記

　　從普朗克提出量子概念，到愛因斯坦和波爾的量子力學(xué)革命，海森伯和波恩共同宣布量子力學(xué)的建立，薛定諤的貓“否定之否定”，再到有量子力學(xué)滲透的奧本海默“曼哈頓計劃”，費(fèi)曼提出量子計算機(jī)概念，D-Wave大膽嘗試“迷你曼哈頓計劃”，并最終掀起科技巨頭們和國家量子科技爭霸賽，量子力學(xué)已經(jīng)陪伴了人類118年。118年來，頂尖的人類智慧最終發(fā)現(xiàn)了量子世界并企圖將其轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實應(yīng)用。

　　然而，無論科技發(fā)展至何程度，其本質(zhì)還是為人類服務(wù)。但人類、真理、科學(xué)究竟應(yīng)該為何關(guān)系?這是自科學(xué)不僅僅有改變?nèi)祟惿?，甚至改變?nèi)祟悓傩缘臐撛诳赡芟滦枰恼軐W(xué)思考。

　　從歷史發(fā)展來看，二十世紀(jì)上半頁人類經(jīng)歷了地緣政治變化，以及新興的政治思潮極端化帶來的種種災(zāi)難。雖然說科學(xué)技術(shù)本身是有意義的，性質(zhì)是中性的，但就如愛因斯坦諫言總統(tǒng)趕在納粹之前創(chuàng)造出原子彈的迫切心情，科學(xué)家們在第一顆原子彈爆炸后的狂喜，卻在真正的災(zāi)難發(fā)生后轉(zhuǎn)瞬即逝，進(jìn)而陷入巨大的驚恐之中。

　　科學(xué)能夠決定它自身的永續(xù)發(fā)展，卻無法確保人類的命運(yùn)。

　　這，或許應(yīng)該是我們更優(yōu)先思考的。