量子计算的能力如何？期望10-15年构建通用量子计算机可行吗？

量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。 量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来,信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利,也就更能确保运算具备精准性。

IBM公司的一台量子计算机目前正运行迄今最大的量子程序。鉴于大型量子程序在运行时会产生错误，IBM开发出一种新的“错误减少”技术来纠错，从而得到更有意义的计算结果，这使其量子计算机变得更有用，能运行1700多个操作。量子计算机有潜力解决即使目前最好的传统超级计算机也无法解决的问题。物理学家通过开发所谓的量子电路来编写量子计算机程序，电路的大小取决于它包含多少操作(比如将0转换为1)，以及它使用多少个量子比特。量子电路越大，相关程序可解决的问题就越复杂，但出错概率也更大。此前，研究团队开发的最大的可用量子电路使用了26个量子比特，包含1080个单独的操作，但现在他们正运行一个包含127个量子比特及1700多个单独操作的量子电路。他举例，大数据时代，计算能力需求在急速增长，一般发展计算能力是用加强晶体管的集成度实现。而根据摩尔定律，在单位面积上可集成的晶体管的数目每18个月就可以增长一倍。“目前的晶体管尺寸已经达到4个纳米，预计不到10年时间，就会达到亚纳米尺寸。到了亚纳米尺寸后，量子效应就会开始发生作用。”

量子计算的能力有多强大?潘建伟表示，它随着纠缠粒子的数目增加而指数增长。比如，一个比特在经典事件里，手机和电脑上是处于0或者1，但到了量子系统里面就可以属于0+1，但这个比特到了50个的时候，传统计算机里面，只能处于2的50次方个状态的某一个。但到了量子世界里，它就可以处于2的50次方种状态的相干叠加。如果对一个300万的大数据进行分解，用目前的万亿次的经典计算机大概需要15万年，但是用量子计算机只需要一秒钟。因此量子计算机有非常好的前景与应用。

IBM公司的一台量子计算机目前正运行迄今最大的量子程序。鉴于大型量子程序在运行时会产生错误，IBM开发出一种新的“错误减少”技术来纠错，从而得到更有意义的计算结果，这使其量子计算机变得更有用，能运行1700多个操作。量子计算机有潜力解决即使目前最好的传统超级计算机也无法解决的问题。物理学家通过开发所谓的量子电路来编写量子计算机程序，电路的大小取决于它包含多少操作(比如将0转换为1)，以及它使用多少个量子比特。量子电路越大，相关程序可解决的问题就越复杂，但出错概率也更大。在“量子信息”分论坛上，量旋科技联合创始人&资深科学家冯冠儒博士，向与会嘉宾作了题为“桌面型核磁共振量子计算平台上的量子算法实现”报告。冯冠儒博士详细介绍了核磁共振量子计算背后的技术原理，以及量旋科技如何通过核磁共振系统的探索式创新，在桌面型量子计算机上成功实现量子控制和量子算法，打造便携式量子计算平台。

“核磁共振量子计算平台是最早发展起来的量子计算平台之一，并能够成功演示众多的量子算法。但过往这些算法的演示，多是在超导核磁共振系统中实现的，无法小型化、做成桌面型仪器。而量旋科技采用永磁体产生静磁场，为小型核磁共振谱仪的建造提供了条件。”冯冠儒表示。

IBM公司的一台量子计算机目前正运行迄今最大的量子程序。鉴于大型量子程序在运行时会产生错误，IBM开发出一种新的“错误减少”技术来纠错，从而得到更有意义的计算结果，这使其量子计算机变得更有用，能运行1700多个操作。

量子计算机有潜力解决即使目前最好的传统超级计算机也无法解决的问题。物理学家通过开发所谓的量子电路来编写量子计算机程序，电路的大小取决于它包含多少操作(比如将0转换为1)，以及它使用多少个量子比特。量子电路越大，相关程序可解决的问题就越复杂，但出错概率也更大。

此前，研究团队开发的最大的可用量子电路使用了26个量子比特，包含1080个单独的操作，但现在他们正运行一个包含127个量子比特及1700多个单独操作的量子电路。

在近百年的学术争论中，影响最大的就是薛定谔(1935年)提出的所谓"薛定谔猫"佯谬和爱因斯坦等人(1935年)提出的EPR佯谬。薛定谔设想在一个封闭盒子里面有个放射源，它在每一秒时间内以1/2几率放射出一个粒子。换句话说，按照量子力学的叠加性原理，一秒钟后体系处于无粒子态和一个粒子态的等几率幅叠加态。一旦粒子发射出来，它将通过一个巧妙的传动机将毒药瓶打开，毒气释放后会导致盒子里面的一只猫立刻死亡。当然，如果无粒子的发射，这一切均不会发生，猫仍然活着。接下来要问:一秒钟后盒子里的猫是死还是活?既然放射性粒子是处于零和1的叠加态，那么这只猫理应处于死猫和活猫的叠加态。这只似死似活、半死半活的猫就是著名的"薛定谔猫"。

美国波士顿咨询公司之前发布了一份数据显示，预计到2050年量子计算机会有望创造出8500亿美元的利润。

值得一提的是，中国在量子技术领域取得了巨大的技术突破，甚至远远不止量子计算机一款，而且量子通信、量子雷达、量子无人机，包括量子芯片，都成为中国在这一技术领域的最新成果，可以说西方国家至今还没有摸透相关技术，而中国却已经进入实用阶段。另外，中国的百度公司之前发布了“乾始”的量子计算机，及全球第1个全平台量子计算软硬件一体化方案“量羲”，百度研发了集量子硬件、软件平台、量子应用的产业级超导量子计算机，并打造了全球首个全平台量子软硬件一体化解决方案。这一突破，也让百度也成为仅次于美国IBM，国内第1家实现量子产业应用的公司。

值得一提的是，在2020年，由中国著名量子科学家潘建伟带领的团队与牛津大学等国际科研机构的学者在相隔上千公里的两个地面基站之间，实现了基于量子纠缠的无中继量子保密通信。这些科学家还利用“墨子号”量子通信实验卫星作为量子纠缠源，首次实现了全球相距上千公里的两地分发量子密钥。