量子计算机研究上，中美共执世界之牛耳，日本耍滑头走了一条捷径

　　量子计算机类在执行某些大规模计算的时候，它的速度会比最好的传统计算机快的多，能够在像密码破译，大数据优化，天气预报，药物分析的领域可以说大显身手。像日本经济新闻就报道说，如果借助量子计算机就可以开发出化时代的电池和药物，能够让全世界人享受到极大的好处。
　　量子效应理论之父爱因斯坦
　　发展到更高水平的话，量子计算机有望破解网络密码，那就会直接影响到安全，那么谁掌握了量子计算的国家，就能够在高科技领域掌握主导权。而美国波士顿咨询公司最近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。而日本网站也在近日的一篇报道中指出说，未来30年量子计算机的市场价值有1万亿美元。
　　所以你看无论是从这个潜力，还是从这个财力方面，量子计算机都展现出了非一般的潜能。它对于产业，对国家的安全战略都会产生巨大的影响，所以各国政府和企业，科学家都是在这方面投入巨大。而这里面美国，中国，日本可以说发力较早，目前成果也比较明显。
　　谷歌量子计算机
　　今年5月份的时候，美国的谷歌公司发表了正在推进的量子计算机开发计划，目标是在10年以内，2029年就要研制出第一台商用的量子计算机。其实早在前年2019年的时候，当时谷歌就利用它53个量子比特的量子计算机悬铃木，在200秒内就解决了当时最顶级的超级计算机需要花1万年才能解决的一个数据问题，成功实现了所谓的这个量子霸权的突破进展。
　　啥叫量子霸权？就是说在某些领域传统超级计算机怎么样都实现不了的问题，但是被量子计算机实现，这就叫所谓的量子霸权。而谷歌现在呢最看重的还是作为通用产品的量子计算机，通俗讲的就是要让它用的着，除了解决一些数字问题以外，能解决大家听得懂那些问题比如说，开发应对气候变化的各种新材料，医治全球大流行病的药物等等。那么如果说要解决这种难题，要靠量子计算现有的这种量子比特数还远远不够。谷歌计划要把量子比特的数量增加到100万个，你现在才几十个，然后呢还要解决计算机出错这样一个最大的难题，那这个困难就太大太大了。整个量子计算机的部件和控制现在都不知道怎么解决，还是要大规模的技术创新，所以谷歌也设立新的研发基地。
　　用于存放谷歌量子处理器的低温恒温器
　　同时呢美国IBM公司称要在2023年前造一台包含1000个量子比特的量子计算机提高容错率。这是美国企业，从国家层面美国在2018年就敲定了量子计算机为核心的国家战略，实施了5年最多投13亿元的美国《国家量子倡议法案》，也算是从政府到企业都很重视。原因呢也是在于不重视不行了。
　　在这方面中国已经后来居上，你像咱们国家的潘建伟院士团队已经宣布成功建立了目前超导量子比特数目最多，包含62个比特的可编程超导量子计算机的原型机，叫祖冲之号。你看咱们的名字都有情怀，然后实现了可编程的二维量子行走，在量子搜索算法，通用量子计算等等领域都有一些潜在的应用潜能。之后呢又升级了，把这个祖冲之号62超导量子比特提升到66超导量子比特，这样呢目前世界最强超级计算机8年才能完成的任务它一个小时就完成了。
　　祖冲之二号
　　那除了刚才说的这种超导量子这种方式之外，中国科技大学在去年就用光子的方式也实现了所谓的谷歌那个量子霸权，构建了一个有76个量子比特光子的量子计算原型机九章，当时算的是个什么题呢？求解5000万个样本的高斯玻色取样的速度，如果用现有的超级计算机要用六亿年，而用九章只需要200秒。
　　当然这个研究团队的目标也是要研制出通用量子计算机，来解决一些能够广泛应用的问题，设立的时间表是希望通过15到20年的努力，至于什么时候能达到，也希望能研究顺利吧，但目前为止围绕着九章也是充满了很多的争议。有的说法就是说:九章它未来这条路可能通用性会比较差，他这种可编程性不太好，就只能解决一些特定的一些问题。
　　九章
　　但是也有说九章也有其可取之处，比如说对比那个悬铃木运行环境就会好一点，悬铃木要在零下273.12摄氏度的运行环境，这个就很难。现在九章只有探测部分需要零下269.12摄氏度的环境，这个已经比悬铃木好了，而其他的部分是可以在室温条件下运行，那以后就通用性会好得多。但是你要比这个开放性，可编程性，悬铃木似乎又远远超过九章。
　　那么有些企业也在行动，阿里巴巴集团也成立了量子计算实验室，看看在这方面能不能有所突破。
　　日本呢也是不甘示弱，他现在量子计算机研制的步伐也挺快。今年4月日本富士通公司就宣布要和理化学研究院合作，因为理化学研究院现在已经有了一定的这个超导量子计算机的技术，在这个基础上也希望在未来几年打造出拥有1000量子比特的量子计算机，这个目标就是要赶上IBM了。另外呢包括丰田和东芝啊等等一些企业，现在也在成立日本的量子技术研究协会，来推进日本的量子技术发展。
　　NEC超导量子退火机模型
　　当然要说一下，日本走了一个跟中国，美国都不太相同的量子计算机的研制路线，不同于中美往往走了一种叫量子门的这种方式，未来呢它可以计算任何任务，但是呢这种通用型的量子计算机量子比特很难保持稳定，而且量子比特数目越多，整个研制难度就越大。那么日本现在想走一条叫量子退火的方式，这种方式的理论上会比量子门方式稳定一些，但是呢它不会是一种通用性的量子计算机，而是一种用来解决组合优化问题的专用机器，或者叫特化型的这种量子计算机，大家听到这可不要以为这就是计算器和计算机之间的区别，你现在还研制个计算器有什么意思？这个其实平常挺多地方也用得上的，因为通常情况下你说我给出一个全局最优解，很难，因为现在的这个问题规模越来越大，全局最优解这个计算难度也就越来越大，组合问题变量就太多太多了，能给出一个局部最优解就不错了。
　　加拿大公司D-Wave量子计算单元，也是量子退火机
　　而即使这样通用量子计算机也很难解决，但是如果用量子退火机它就可以专门解决这个问题，这个周期就只解决这个问题，耗时是相对来说比较短的，不过这也是理论上的事，那这条方式到底能不能走出来也不太清楚。
　　就目前来看中国，美国，日本在量子计算机这条路上其实都走的还是比较远的，但是呢距离严格意义的大规模商用都还有一段距离。这个科学技术的突破啊从来都是漫长的探索，甚至可能探索到最后发现这条路未必走的通，你比如说以后真的这个量子计算机就能够实现吗？
　　也许后来可能是这个超导计算机呢？现在还有说法可能是这个DNA计算机，光计算机，拟态计算机等好多条赛道。但是无论哪条赛道把它跑通了，可能就是人类掀开新的一页的时候了。