7 月初，谷歌宣布将扩大其商业上可用的云计算服务，包括量子计算服务。自 5 月以来，IBM 也提供了类似的服务。这些服务并不是大多数普通人都有使用的理由。但是，让量子计算机变得更易获得，将有助于、学术和企业研究团队继续研究量子计算的能力。
科技巨头们注入了大量的资金和注意力，这了分析师们的兴趣，他们现在急于宣布这一非凡技术的发展取得突破性进展。
量子计算被描述为「近在眼前」，简单地等待着技术部门的工程技术和企业家来实现它的全部潜力。是什么呢？我们真的只需再等几年时间就能拥有能够打破所有在线安全系统的量子计算机吗？
量子计算机是使用量子物理规则的机器，以新的方式编码和处理信息。他们利用了我们在这些微小尺度上发现的不寻常的物理现象，解决那些对经典计算机来说异常具有挑战性的问题。不要只把量子计算机看作是当今计算机的更快版本，把它们想象成以全新的方式运行的计算机，两者的区别是像算盘和 PC 一样。
原则上量子计算可以解决诸如代码、搜索、化学和物理等领域问题。其中最主要的是「保理」：找到两个质数，只有一个和它们自己能被分割，当它们相乘达到一个目标数时。例如，15 的质因数是 3 和 5。
就像它看起来的那样简单，当被分解的数字变得很大，比如说 1000 个数字时，这个问题对于经典计算机来说是不可能的。这个问题对于任何传统的计算机来说都很困难，这就是我们如何确保大多数的互联网通信，比如通过公钥加密。
众所周知，量子计算机比任何经典超级计算机运算速度快得多，但与超级计算机竞争，仍需要相当大的量子计算机。
然而，大规模量子计算机，也就是拥有数百个量子位的量子计算机并不存在，而且很难建立，因为它们需要在原子尺度上进行操作和测量。例如，IBM 的量子计算机目前有 16 个量子位，谷歌承诺将在今年年底前推出 49 量子比特的量子计算机，这将是一个惊人的进步。相比之下，笔记本电脑目前拥有多 GB 的内存，有十亿字节的经典比特。
要了解这些系统的工作原理，就需要探索大多数人都不怎么熟悉的物理领域。从日常经验来说我们都熟悉的一些场景，物理学家称之为「经典力学」，这控制了大多数我们用眼睛看到的世界。比如当车辆撞击建筑物时会发生什么，当一个球被扔出去时会有什么样的径，为什么在沙滩上很难拖动重物。
然而，量子力学描述的是亚原子领域——质子、电子和光子的行为。量子力学的定律与经典力学的定律有很大的不同，它可以导致一些意想不到的反直观的结果，例如一个物体可以有负质量的概念。
世界各地的物理学家，包括、学术机构和企业研究团体，都在继续探索基于量子力学的技术的现实部署。计算机科学家们正试图了解这些技术如何被用于推进计算和密码学。
我们在日常生活中，习惯于事物都存在于界限清楚的状态之下：例如，灯泡不是亮的，就是关闭的。但在量子世界里，物体可以存在于所谓的「叠加态」中：一个假想的原子级电灯泡可以同时处于和关闭状态，这一奇怪的特性对计算产生了重要的影响。
经典力学中最小的信息单位是位，它可以保持 0 或 1 的值，但同时不能同时保持两个值。因此每个比特只能保存一条信息。这些比特，可以表示为电脉冲，的变化，甚至是一个物理上的开关，在今天的计算机和信息网络中形成了所有计算、存储和通信的基础。
量子位是量子等价的经典位元。一个根本的区别是，由于叠加，量子位可以同时保持 0 和 1 的值。量子位的物理实现必须以原子尺度为基础，例如，在电子的自旋或光子的偏振中。
另一个不同之处在于，经典位元可以相互地操作：在一个上翻转一个位对其他的位元没有影响。然而，量子比特可以用量子力学性质的纠缠来建立，这样它们就会彼此依赖，即使它们相距很远。这意味着量子计算机在一个量子位上执行的操作可以同时影响多个其他量子位。这种性质能使量子计算比在经典系统中快得多。
在 20 世纪 90 年代末，当美国意识到这些机器的新发现可能导致密码破译时，量子计算开始成为一门独特的学科，投资进入了大学研究。
这个领域聚集了来自世界各地的团队，但学术上的焦点现在转移到了工业上。IBM 长期以来在该领域有一个基本的研究项目。最近，谷歌加入了大学的团队，微软与包括悉尼大学在内的全球学术界合作。硅谷的 VC 最近也开始投资于建立量子计算机的新公司。
所以现在我们发现了各种各样的关于这个领域里相互竞争的说法，在这个领域里，谁将会达到最终的目标：最先做出一个大规模的量子计算机。
尽管制造量子计算机有困难，但理论家们仍在探索它们的潜力。1994 年，Peter Shor 展示了量子计算机可以快速解决复杂的数学问题，这些问题是所有常用的公共密钥加密系统的基础，比如为 web 浏览器提供安全连接的系统。大规模的量子计算机将完全危及我们所知道的互联网的安全。密码学家们正在积极探索新的公共密钥方法，这将是「量子抵抗」，至少目前为止是这样。
有趣的是，量子力学定律也可以用来设计密码系统，在某种意义上，它比经典的类似物更安全。例如，量子密钥分发允许两方共享一个秘密，而没有者可以使用经典或量子计算机进行恢复。这些系统以及其他基于量子计算机的系统可能会在未来变得有用，无论是广泛应用，还是在更小的应用领域。但是一个关键的挑战是让他们在现实世界中工作，而且是远距离的情况下工作。
传统的计算机微处理器可以拥有超过 10 亿个基本逻辑元件，即晶体管。在量子系统中，基本的量子逻辑单元被称为量子位，目前，它们大多在 12 个范围内。
这些设备对研究人员来说常令人兴奋的，也代表着巨大的进步，但从实际的角度来看，它们只不过是玩具而已。它们并不是考虑或其他应用程序所需要的，它们太小了，错误太多了，尽管这些疯狂的标题可能会带来一些问题。现在还不容易回答哪个系统拥有最好的量子位。
考虑一下这两种主要的技术。使用被困离子的团队具有对错误有抵抗能力的量子位，但相对较慢。使用超导量子比特(包括 IBM 和谷歌)的团队有相对容易出错的量子位，它们的速度要快得多，而且在短期内可能更容易进行复制。
哪个更好？没有简单的答案。有许多量子位的量子计算机有很多的错误，并不一定比有非常稳定量子位的小机器更有用。
因为量子计算机也可以采取不同的形式(一般用途，而不是针对一个应用程序)，甚至不能达成一致，哪个系统目前拥有最强大的能力。类似地，现在似乎有无休止的竞争，超过简化的度量，如量子位的数量。
最近有关注于实现「量子至上」。这是量子计算机超越它最好的经典对等物的地方，达到这一点绝对是量子计算的一个重要的概念进步。
一些量子计算机研究人员正试图设计一些稍微有些神秘的问题，这些问题可能会让量子优势在未来几年内达到 50-100 个量子位。实现量子优势并不意味着这些机器将会有用，或者是通往大型机器的道变得清晰。
此外，我们还需要弄清楚如何处理错误。经典计算机很少出现硬件故障，「蓝屏死亡」通常来自于软件缺陷，而不是硬件故障。硬件故障的可能性通常小于 10 亿千万亿分之一。而另一方面，最好的量子计算机硬件通常只达到万分之一。
我们看到在最先进的系统中，量子位的数量正在缓慢上升，而聪明的科学家们正在思考那些可能会被有效解决的问题，这些问题只包含几百个量子位。
但我们仍然面临许多基本的问题，如何构建、操作甚至验证我们有时听到的大规模系统的性能。举个例子，如果我们建立了一个完全「错误修正」的量子计算机，以数百万的量子位来做有用的保理，就我们所知它将代表一种全新的物质状态。
在这个阶段，我们还没有找到数以百万计的修正过的量子位的清晰径，我们认为这是建立一个有用的保理机器的必要条件。当前的全球努力正寻求在五年内完成一个错误更正的量子比特。
上述目标里隐藏的团队或项目，没有一个能够在 2017 年或 2018 年建造出一个有用的量子计算机。返回搜狐，查看更多
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