神威 计算机 量子计算机有多可怕 一秒破译全世界所有密码！(3)

国外巨头和初创都在争分夺秒的研发量子计算机，同时，国内大佬也坐不住了，在2015年的时候，中科院宣布与阿里巴巴旗下阿里云共同成立量子计算实验室，并于2017年5月宣布造出第一台光量子计算机。中科院和阿里的这个光量子计算机，实现的是10量子比特。

总的来说，真正的“量子霸权”不仅仅是光看量子比特数的竞赛，就算做到1000量子比特，无法做到系统的可控性和可靠性，也算不得是量子霸权，这也是为什么2015年时，谷歌实现9个超导量子比特的高精度操纵就足以让全世界惊叹。

量子计算理论和技术的发展历程

了解了量子计算机领域激烈的巨头混战，那么量子计算理论的发展又是怎么样的呢？

量子计算理论从首次提出到现在已经有三十多年，在1981年时，诺贝尔奖获得者理查德·费曼（Richard Feynman）首次提出量子计算机的概念。

1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔（Peter Shor）证明量子计算机能完成对数运算，而且速度远胜传统计算机，这也是在量子计算理论提出十多年后的第一次实验。

自此，投资者开始发现量子计算机的可行性，也许量子计算机未必会有那么多运算错误，也许可以尝试造出一台处于稳定状态的量子计算机。神威 计算机

随后的十几年，无数的资金进入量子计算研究领域，量子计算迎来了很多技术研究进展：D-Wave的量子退火、英特尔的硅量子点等等，这些研究成果都各有优缺点，但是都还没有解决最根本的问题。现在主要的技术难点在于精确的实现量子比特的调控、两两之间的纠缠、维持它们的量子状态等，也就是系统的可控性和可靠性。

技术上的瓶颈并没有得到很好地突破，但是科技巨头们依然在量子计算这条路上你追我赶，为什么呢？主要原因在于现有的芯片线程越来越小（纳米级），量子力学现象会成为计算机的Bug，这个Bug具体来说是这样的，计算机里面有很多晶体管，晶体管像一个开关控制电子进程，但是未来的元件做到纳米级后，比如纳米级的晶体管，那这个开关可能会失效，因为根据量子力学，电子可以直接通过纳米级晶体管，到了那个时候，这就会是经典计算机无法解决的大Bug。

另一方面，因为经典计算机已经快要达到它的极限，其芯片越来越小，芯片的元件小到只有原子大小， 而且就算达到极限，经典计算机也解决不了未来可能会出现的许多问题。比如，优化问题，也就是从无数种可能性中找出最优的解决方法，经典计算机只能一个一个的去找，但是量子计算机可以并行运算，毫不夸张的说，经典计算机可能要算一年，量子计算机只用一分钟就能搞定。

还有就是经典计算机化学问题、生物问题上的无力。IBM实验量子计算团队经理——Jerry Chow曾在TED演讲上举过一个生动的例子，一个分子，不如水分子简单，但也没有DNA或是蛋白质分子复杂，如果我们要用经典计算机来模拟一个分子，世界上现有的任何电脑都不行，就算你做再多晶体管，做一个和地球一样大的计算机，或者一个和太阳系一样大的计算机，甚至是和银河系一样的计算机，都没办法模拟一个分子，然而量子计算机却可以做到。神威 计算机

总而言之，在经典计算架构发展瓶颈日益凸显的当下，量子计算机被认为是计算领域最受看好的方向之一。

不过这个未来什么时候才能来，谁都不清楚，也许十年以内不会到来，根据英特尔实验室公司副总裁兼总经理迈克·梅伯里（Mike Mayberry）的说法：“我们预计这个行业将需要五到七年的时间才能解决工程规模问题，并且可能需要100万或更多的量子比特才能达到商业目的。研究人员仍然需要弄清楚如何解决一些问题，包括纠正单个量子比特的脆弱量子态，将软件算法映射到量子硬件，建立局部控制电子学来控制量子系统并得到结果”。

结语：量子计算机将重造整个世界

量子计算之所以如此重要，除了因为它“快”，还因为它可以重新定义程序和算法，颠覆众多领域，例如：

军事方面，一切现有的密码学全都要被重新改写，因为用量子计算机能轻易破译所有密码；医学方面，量子计算机可以模拟人体内的各种化学分子，建立起医学模拟的新模型；此外还有气象学、材料科学等种种领域都面临着量子计算的颠覆。

不过，目前我们离真正的量子计算机还有距离，现在，量子计算机还只是非常初步的阶段，量子比特的脆弱、不稳定性还有低精度的问题还没有解决，要实现实用量子计算机还有很长的路要走。

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