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[量子计算理论]量子计算，可商用化之路还有多远？


量子计算作为人类下一个十年发展的关键性技术变革 ， 将带领人类社会进入“新智能化”和“无限可能”时代 。
[量子计算理论]量子计算，可商用化之路还有多远？
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2019年可谓量子计算的光辉之年 ， 量子计算在这一年中不仅取得了诸多突破性进展 ， 还连带产生了大量创新式应用 ， 如德国HQS宣布通过量子计算机有效模拟化学工程 ， 奔驰计划用量子计算机开发新型电池材料 ， 大众汽车通过量子计算机测试现实世界的交通优化情况等 。
亿欧智库最新发布的《2020技术趋势报告》中 ， 通过技术筛选以及关键性指标测评 ， 将量子计算技术列为2020年之后的重点发展趋势 。
量子计算是基于量子力学的新型计算方式 ， 利用量子叠加和纠缠等物理特性 ， 以微观粒子构成的量子比特为基本单元 ， 通过量子态的受控演化实现数据的存储计算 ， 量子计算包含量子处理器、量子编码、量子算法、量子软件以及外围保障等多个技术环节 。
量子比特 ， 堆砌量子计算超长赛道 量子计算概念最早于20世纪80年代初期由费曼（Richard Feynman）和马宁（Yuri Manin）提出 ， 初步描绘出量子现象具有潜在计算能力的发展愿景 。
1985年 ， 牛津大学的多伊奇（David Deutsch）提出了量子计算机的概念模型 ， 即通用计算机（或叫量子图灵机） ， 量子计算此时开始具备了数学的基本形式 ， 任意一种量子算法均可以利用通用量子计算机实现 。
1998年 ， IBM、牛津、伯克利、斯坦福和麻省理工学院的研究人员首次制作了2比特的计算系统 ， 此后便拉开了量子计算的竞赛序幕 。
[量子计算理论]量子计算，可商用化之路还有多远？
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可能大家对量子比特的意义相对陌生 ， 量子计算机的计算能力是由量子比特数量来确定 ， 通过设置量子比特 ， 利用量子门让它们处于纠缠态 ， 并操纵它们各个状态出现的可能性 ， 以此达到并行计算能力 。 因此 ， 量子比特数是衡量量子计算机性能的重要指标之一 。
2018年 ， 谷歌则已经成功研制出72量子比特芯片 ， 并宣称这款量子芯片的错误率仅为1% ， 达到了实际使用的要求 。 2020年2月 ， 英特尔公司宣称 ， 与荷兰量子技术研究中心共同开发的低温量子控制芯片“马岭（Horse Ridge）”有潜力同时控制最多128个量子比特；同时 ， 初创企业Rigetti Computing也正计划部署一个128量子位量子计算系统 。
量子处理器 ， 量子计算的核心博弈 虽然IBM、英特尔和谷歌等巨头公司在量子比特方面不断获得突破 ， 但都只是在量子处理器的核心方面 ， 通过物理体系构建量子比特载体 ， 目前世界上已经形成了超导、离子阱、半导体、中性原子、光量子、金刚石色心和拓扑等多种技术路线 。
在科研界 ， 普遍较多采用光学体系、离子阱等技术来做量子计算研究；而在企业工程化方向上 ， 主流企业是在超导和半导体方向上进行研究突破 ， 如谷歌、IBM主要技术路线为超导体系 ， 英特尔主要技术路线为半导体体系 。
在众多主流技术路线中 ， 超导技术和离子阱技术目前具有相对领先优势 ， 其中 ， 超导量子计算是目前进展最快的一种固体量子计算实现方法 。 2019年 ， 谷歌在一台53量子比特的超导量子计算机上运行随机量子线路采样任务 ， 并与模拟超级计算机的计算进行对比 ， 实现了量子计算原理和技术潜力的优势证明 ， 谷歌当时更是直接宣称实现了“量子霸权” 。
随后 ， IBM对谷歌的说法进行了反驳 ， 声称谷歌的“量子霸权”证明存有缺陷 ， 并通过超级计算机的计算能力再次进行了对比证明 ， 花了2.5天就完成了谷歌量子处理器的计算任务 。 不论双方最终谁被证明是正确的 ， 不可否认的是 ， 谷歌实验的确证明了量子计算的绝对优势 ， 并在量子计算的第一阶段取得了重要突破 。


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