“自然界并不完全是按照经典力学来运转的，如果你想对自然界进行模拟，你最好采用量子力学的方式。”

这是1981年5月，美国理论物理学家理查德·费曼在一场演讲中提出的一种想法——用量子计算机来模拟经典计算机难以模拟的量子系统的演化。在费曼这一影响深远的演讲之后，关于量子计算的研究便轰轰烈烈地展开了。

如今，距离这场演讲已经过去40年，包括量子计算在内的整个量子信息学科也从最初鲜少有人关注到成为前沿科技领域的焦点之一。从基础理论到突破性的实验进展，量子计算正逐步走进现实。

就在刚过去的10月份，2022年的诺贝尔物理学奖颁发给了三位量子信息科学领域的科学家——阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和安东·塞林格，以表彰他们在量子信息科学方面作出的突出贡献。

近两年，与量子计算相关的资讯越来越多，但量子计算本身十分抽象，与传统计算相比要更加复杂，以至于外界对量子计算或量子力学的调侃在网络上广为流传，比如“遇事不决，量子力学”“科学的尽头是玄学”等。

那么，到底什么是量子计算？我们又该如何正确理解这个技术和产业的价值？

打破“后摩尔时代”的算力危机

当下，人类社会正朝着“数智时代”前进，海量数据及其在提升经济社会效益方面起到的巨大作用，使得处理数据所需要的算力的重要性愈加凸显，进一步提升算力也因此成为数字社会发展的迫切需求。

自经典计算机发明以来，算力增长一直遵循“摩尔定律”。根据该定律，单位面积上的晶体管的数量每18个月将翻倍一次，与之相应的是计算机性能（即算力）也随之翻倍。

然而，传统计算机所用的硅电芯片上的晶体管的数量，将逐渐达到物理极限，硅电芯片发展所面临的瓶颈——算力、数据传输和存储也日渐凸显。

为了应对算力挑战，打破“后摩尔时代”的算力危机，目前先进计算技术从单点计算性能的提升与算力系统的高效利用两个方向着手突破，产业界已经出现多种具有广泛市场前景的算力技术和硬件 。而在各类算力相关的技术中，量子计算尤为受关注。

一般来说，量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，它与现有计算模式完全不同。在理解量子计算的概念时，通常将它与经典计算相比较。经典计算使用二进制的数字电子方式进行运算，而二进制总是处于0或1的确定状态。量子计算借助量子力学的叠加特性，能够实现计算状态的叠加。它不仅包含0和1，还包含0和1同时存在的叠加态。

这种叠加态，我们可以用“薛定谔的猫”来形象化地进行阐释。1935年，奥地利物理学家薛定谔提出了一个关于猫的著名思想实验，在这个实验里，一只猫和少量放射性物质被放进一个盒子里，猫被放射性物质杀死的概率为50%。从经典物理学的角度来看，在盒子里的猫只有两种结果：生或死。而结果只有当观测者打开盒子时才能知道。而站在量子力学的视角，处于密闭盒子中的猫的生死状态是一种不确定的叠加状态，只有当盒子打开后，在外部观测者观测时，物质以粒子形式表现后，猫是死是活的状态才能确定 。而关在盒子里的猫生死叠加的状态，正是量子的叠加性的宏观阐述。

科学家们认为，基于量子的叠加特性，量子计算机在特定任务上的计算能力将会远超任何一台经典计算机。这就是所谓的“量子计算优越性”或“量子霸权”。科学家们预计，当可以精确操纵的量子比特超过一定数目时，量子计算优越性就可能实现。

IBM推出433量子位的芯片

IBM周三宣布，它已经制造出一种更强大的量子计算芯片，这是其多年来努力建造能够为公司提供商业价值的量子机器的下一步。

433量子位的鱼鹰芯片在国际商用机器公司英语字母表的第19个字母在纽约举行的年度量子峰会上，其量子位是去年推出的127量子位Eagle芯片的三倍多。

今天的计算机使用二进制数字，或比特，可以是0或1。量子计算机使用量子比特或量子位，它以0和1的复杂混合的量子状态来表示和存储信息。能够支持这种量子状态的机器有可能近乎实时地对大量可能性进行分类。

量子计算机有朝一日可能解决的问题类型包括模拟化学中自然材料的行为，甚至破解公钥密码吉尔博士说，用来保护互联网。周三，IBM也宣布与微软合作沃达丰集团PLC研究使用经典计算来抵御未来量子加密威胁的方法，并推出了新的软件来帮助减少量子误差系统。

IBM并不是唯一一家在这方面下大赌注的公司。微软公司(全球知名的PC软件主要厂商)公司 , 字母表公司的谷歌、D-Wave Systems Inc .和其他公司，以及一代初创公司都在这一领域向前推进。国际数据公司(International Data Corp .)研究经理兼量子计算研究主管希瑟·韦斯特(Heather West)表示，由于这些公司采用不同的方法来构建量子机器，一些类型的计算机最终可能比其他计算机更适合解决某些问题。

汇聚到量子计算的创业和资本越来越多

2023年IBM准备打造1121量子比特Condor，2024年扩充至1386量子比特Flamingo，2025年进一步增加至4158量子比特Kookaburra。

IDC研究人员Heather West说：“我们预计2027年之前将会有164亿美元投向量子计算，有私人投资，有研发投资，有政府投资。”

单是在美国现在就有89家量子计算创业公司，中国的量子计算研究也走在世界前列。

不过德州大学计算机教授Scott Aaronson说：“关于量子计算机有太多的炒作，大家都在说它将会带来革命。有些VC或者个人寻求政府资助时也总是沾上量子计算的光，因为这个词汇听起来很好。”

Scott Aaronson警告说，现在并不能确定量子计算机一定会给机器学习、金融等行业带来革命。他说：“我们不能证明没有一种量子算法能以更快的速度解决各种问题，我们也不能证明没有一种算法能让传统计算机做到。”

IBM研究人员Scott Crowder承认我们对量子计算机可能给出了过高的承诺。他说：“现在的量子计算机还不够好不够大，无法取代传统计算机，传统计算机不能做的事它也做不了。这正是我们要做的事，要一年一年不断接近目标。”

就眼下来说，现在科学家们研究的重点是搞清楚人类可能会以何种方式使用量子计算。

到底量子计算机有什么用途呢？这个问题的答案已经有很多，最近Analytics Insight列出了2023年10个让人意外的应用场景，它们分别是量子密码、药品设计研发、金融建模、天气预报、广告、车流管理、更好的移动网络覆盖、网络安全、游戏、计算化学。

你对量子计算有何期待？不妨畅想一下。

文章来源： 美股探险家，极客网， DeepTech深科技