2013年5月，谷歌、NASA和美國大學空間研究聯合會聯合買下了加拿大D-Wave Systems公司制造的第二代量子計算機D-Wave Two。 D-Wave Two 配備了一個512量子位的Vesuvius處理器，測試結果顯示，晶片運作速度是當時Intel最快晶片的1000倍，而在某些特定随機執行個體方面，D-Wave Two的晶片運作速度是傳統解算機組合的35500倍。
3年後，時間推至2016年5月，IBM釋出了一項免費的量子計算雲服務，宣稱要讓所有人都可以使用其五量子位的量子計算機，使用者在接入網際網路的前提下， 隻需要利用一個簡單的軟體接口就可以通路該量子計算機。
既然科技巨頭們都對量子計算機親睐有加，那我們今天就來聊聊關于它的那些事。
量子計算機的原理
傳統計算機的輸入态和輸出态都是經典信号，輸入信号序列按一定算法進行變換，由計算機内部邏輯電路來實作有關的資訊分析。因為本征态的的兩個區間限制，傳統計算機隻能在0和1兩個比特之間進行正交變換，每一步都有既定的正交态路線，且不能出現對應的路線疊加。也就是說傳統計算機的通用計算是在一個具有限制的架構中進行的，而你不能打破這個架構，不然就毀掉了整個系統機制。
而量子計算機與傳統計算機的不同就在這裡，量子不像半導體隻能記錄0與1，它可以同時表示多種狀态。因為這個自帶優勢，量子計算機的輸入态和輸出态為一般的疊加态，其互相之間通常不正交。
從某種程度上來說，量子計算對傳統計算方式做了一個很大的擴充，它可以在傳統的算法基礎上融合更多的資料資訊，并不斷的整合疊加，且不用按既定的路線走。而在此基礎上，再借由量子之間的相幹性，整體的傳輸、分析速率就有了一個超倍的提升。
量子相幹性的結論來自于“電子向右自旋”和“正電子向左自旋”狀态相關聯的假想實驗：高能加速器中，由能量生成的一個電子和一個正電子朝着相反的方向飛行，沒有人觀測時，兩者都處于向右和向左自旋的疊加态，當有人以主觀的視覺方式去觀察兩個電子時，就會出現視覺差，而當一方處于向右自旋的狀态，那麼在能量守恒定律的限制下，正電子就一定處于向左自旋的狀态。
實驗結論表明，每一個量子單元之間都存在着并行的必然聯系（每有兩個量子比特串列，就會作為一個整體動作），你隻需要對一個量子比特進行處理，影響就會立即傳送到串列中多餘的量子比特。而這一特點，也正是量子計算機能夠進行高速運算的關鍵。
量子計算機能否在未來普及？
先來了解一下量子計算機的概念：量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子資訊的實體裝置。當某個裝置處理和計算的是量子資訊，運作的是量子算法時，它就是量子計算機。
換句話來說，量子計算機可能并不需要一體化的硬體适配，隻需要一個整合而來的系統機制在傳統計算機的基礎上做一些适當的改動就能實作量子計算機内的量子理論。是以從轉換的角度來看，并不需要耗費很多的資源，是以量子計算機應該是廠商們未來都想深入的藍海。
量子計算機内的量子論把人們在宏觀世界裡建立起來的“常識”和“直覺”打了個七零八落。但實際應用過程中，你能感受到的除了運算速度上的高效，幾乎沒有什麼其它的變化，因為那些都是科研公司要去整合規劃的事。是以從使用者的市場接受度來講，量子計算機也并未改善使用者們的日常使用習慣。
再來看一組資料：歐盟已經計劃于2018年啟動總額10億歐元的量子技術項目；中國于2013年6月8日也成功實作了用量子計算機求解線性方程組的實驗； 2011年4月，一個成員來自澳洲和日本的科研團隊在量子通信方面取得突破，實作了量子資訊的完整傳輸……可見，很多國家早幾年都已經量子計算機技術方面有淺層的科研效果，可見其所具備的潛力之大。是以站在既定的市場發展角度來看，它的普及也是必然的。
當然，這跟它高效的工作效率息息相關，也跟它所能廣闊涉獵的領域有着密不可分的關系。
量子計算機能為我們帶來什麼？
安全高效的隐私保護
因為量子不可克隆的原理，使用者所在網絡上關于搜尋、支付等的私密資訊任何人都不會得到儲存備份。換而言之，量子計算機如果真的在市場上普及之後，基本上就是為使用者帶去了一個閱後即焚、搜後即删、輸後即消的完美體驗。
精準無誤的天氣預報
量子計算機可以幫助建立更好的氣象模型，讓我們更深入地了解人類如何影響環境，并幫助我們确定現在能夠采取哪些措施，以便能預防災難發生。
新型産品的發現
沿用了來自于量子力學的實際應用理論，量子計算機可以在多個與之相關的領域貢獻自己的核心優勢，比如化學、實體、生物等學科，到時，新藥品的發現、新元素、新生物的研究在精确的高效分析下都會有一個質的提升。
解決道路擁堵
量子計算機可以簡化空中和地面交通控制的工作量，以超快速超高效的計算方式在微秒内迅速計算出最佳行駛路線。如果你計劃公路旅行，期間要在10個不同的地方停留，普通計算機可能需要單獨計算所有可能路線的長度，然後篩選出最佳路線。而因為量子計算機可以多線疊加，是以它可以不同時計算所有路線的長度。
進化人工智能
量子計算機的可以在傳統計算機的基礎上為人工智能的進化學習帶來一個飛躍和提升，它可以在超能的基礎上讓機器學習變得更為超效。比如它可以讓Watson一樣的人工智能形态提前具備多項的邏輯分析能力，再比如它可以通過自我糾錯功能自主糾正程式中出現的亂碼以及出現在機器人身上的惡意程式代碼等。
助益商用
量子計算機一旦在技術上實作突破以後，必定能在醫療、金融等方面帶來很大的助益，而在與Watson一樣的智能形态規劃下，它可以進一步更新到一個近乎完美的狀态，瞬間解決每個領域所遇到的棘手難題。
軍事
量子計算機可以比普通電腦或人類更為高效快速的篩選大量資料，并在可用的相關資訊内做進一步資料分析，它可以丢掉那些用途細微的資訊，加強主導資料資訊的延展分析。而具有不可克隆性的自身優勢也可以讓它在衛星通訊上有一個良好的軍事保障。
量子計算機是下一個科技的拐角點，它所能帶來的影響也并不是我們這一點資訊就能完整說完的。而就目前的市場發展現狀來看，一切都還隻是一個開始，量子計算機在技術上仍然有很長的一段路程要走。
原文釋出時間為：2016-05-08
本文作者：褚少軍
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