什么是量子？ 量子就是微观世界中的粒子，当粒子之间相互作用所产生的力叫力学；把两者结合在一起就是一种量子力学现象，又可称量子纠缠或粒子纠缠。量子相互纠缠的两大亮点是快和不确定性。由于不确定性，科学家无法在粒子相互纠缠的交流下去控制它们的行为。将其研究应用到计算机加密传输技术上，可以杜绝网络安全问题。另外一个就是量子相互叠加速度极快，能够解决计算机运算缓慢。这就是量子时代的开始！ 2017年5月初，中国科技大学潘教授宣布，中国构建成功世界首台经典超越版的单光子量子计算机。在科学界反响很大，讨论也风靡全球。笔者也为之振奋，因为我们国家终于在量子计算机的实验上也挤进了第一方阵。因为，同处该方阵的还有美国的谷歌、IBM、荷兰的Delft 技术大学等。 那么中国的量子计算机和美国的量子计算机，谁的性能更胜一筹？我们一起来看看密码学专家给出的数据分析：中国研究成功的量子计算机是10个量子比特芯片；谷歌在2015年研究成功的UCSB只有9个量子比特。前段时间，美国科技巨头IBM宣布，最新研制的20量子位的量子计算机问世！ 量子计算机，正是中国、美国正在激烈角逐的＂计算霸权＂中最耀眼的一个领域！美国IBM、谷歌是目前相对领先的研制企业中较为知名的两个。如果美国IBM真的研究出20量子比特的量子计算机，那么在运算速度上，美国量子计算机将要遥遥领先中国。 量子计算机除了看速度，还需要看质量灵活性。因为量子相互之间的纠缠也有时间；就是说纠缠也有寿命，它的长短也是考评量子计算机的一个重要指标。我们大家来看一组数据：我们中国的量子计算机纠缠寿命在10.9μs至27.2μs之间，谷歌的UCSB在18.2μs至39.2μs之间，IBM的在20.4μs至44.4μs之间。经过数据对比，在灵活操作，美国要领先中国。 通过对速度和质量的分析对比，中美两国在量子计算机实验的进程中，美国已经领先中国。当今世界能够进入这类尖端科学超级俱乐部，都不是一般的国家。不过，科学前景是的，道也是曲折的。相信中国的科学家有能力反超美国，我们拭目以待！ 2017年5学3日，中国科技大学团队在上海宣布，已经成功构建10位量子比特的量子计算机。同年的11月，IBM对外宣布，他们已经成功研发20位量子比特的量子计算机，并可在17年底向客户交付费使用，同时IBM又对外宣布已经开发出50位的量子计算机的原型机。 一，量子计算机的概论。 首先给大家科普下量子技术，要知道量子计算机的比特指标是十分重要的，49比特是现在最强计算机的极限，而IBM的50比特相当于在极限的基本上有增加了一倍。量子计算机不仅要能计算，还要能自成系统，最终体现在实际应用上。这么说，如果进去量子计算机时代，我们平常使用的电脑就不会出现卡顿或者久等的现象，文件的传输观看下载高清电影就是瞬间的事，再也不用已缓冲99%了。可想而知，以后的天文，气象，地震，海量大数据计算，精确大计算都是瞬间的事。如果应用体现在军事上，可想而知，未来大国之间的竞争有可能就是量子计算中产生。 二，量子计算机的主要竞争对手。 目前，国际量子计算机的竞争主要集中在：IBM，谷歌，英特尔，微软，中国科学院。而第一梯队主攻量子计算机在IBM，中科院，Google之间，可以说中国中科院是一虎战群狼。就目前来说，不得不承认，中国中科院还是落后于对手，但是就最后胜利者而言，鹿死谁手未必可知。 当年传统计算机一样，IBM也曾一路领先，苹果有技术优势，最后输给了微软+英特尔。而到了计算机领域，又是苹果称雄一家独大。所以未来竞争未必可知，但是落后是现阶段的事实。很多人所谓的名族情节，大肆宣传，盲目自大，这是不现实的，立足现在，埋头苦干，弯道超车才是正道 三，个人看法。 抛开名族大义来说，个人其实并不看好短期超越美国。原因有以下几点， 1，体制问题。中国的高端科研，目前的国情必须依附于体制才能有足够的资源和经费。我们没有美国那样IBM、Google、英特尔、微软、苹果、亚马逊那一类的科技企业，看得长远，可以疯狂投入。我们中国所谓的高科技互联网企业（阿里，腾讯，百度等）只是一副很科技的样子，说到底还是赚快钱痛快，尤其某抄袭游戏公司，小学生也不放过。 2，市场问题。大家还记得屠呦呦的青蒿素，最终以青蒿素形成的抗疟药品产业，主导权却在外国制药企业手上一样。这一方面是体制问题，另一方面也是技术的拥有者或者说很多中国企业，不能将专利技术与全球市场相结合起来，往往先把中国人的钱赚了，再回过头，技术已经落后了。实验室的成功不代表真正的市场应用，鼠目寸光注定蝇头小利。 愿祖国更加富强，真正成为世界第一大国。 毫无疑问是美国。 首先来看看什么是量子计算。简单地说，量子计算是一种颠覆性的新技术。 量子计算是利用量子叠加和量子纠缠来实现逻辑运算，量子计算机则拥有超强的计算能力。 著名量子信息学家郭光灿曾这样解释到，理论上： 拥有300个量子比特的量子计算机就能支持比宇宙中原子数量更多的并行计算； 量子计算机能够将某些经典计算机需要数万年来处理的复杂问题的运行时间缩短至几秒钟。 英特尔，IBM都已经推出了49量子位芯片，谷歌更是在前段时间成功研发出了72量子位原型机，理论上来说已经拥有了量子霸权（量子位超过50，性能将超过所有计算机。）。相比较而言，我国最多只有17量子位。 由于我国在诸多领域的基础几乎为零，目前能研制出17量子位芯片已经很难得了。 量子计算机应用量子力学的规律来进行高速数学和逻辑运算，不同于通过二进制比特处理信息的经典计算机，量子计算机开发量子比特在多个状态下同时存在的能力。 这使得量子计算机能够以超乎想象的速度进行极其复杂的运算，并解决特定种类的问题。这些问题超越了如今大多数先进的超级计算机的能力范围。 因此，如果量子计算机的研发取得了突破性的进展，那将彻底改变当前计算机的格局。如今中美两国就在量子计算机的发展上不断的进行着技术竞争。 但是据报道：科技部 973 项目＂量子通信和量子信息技术＂的首席科学家郭光灿院士日前表示，中国的量子计算机发展，明显落后美国，软件、材料几乎没有人做。 ＂十三五＂重大研究计划，量子计算机应当＂三驾马车＂一起发展，硬件、软件、材料三个都要布局。同时在谈到量子计算机何时才能生产出来，郭光灿称中国没欧洲估计还要十多年，美国会更快。虽然目前的局面落后，但是我们仍然还有着追赶的机会。 正是量子计算机不同于以往的电子计算机，新领域总是需要开拓者去拓荒。要想成功的研制量子计算机，除了要研制芯片、控制系统、测量装置等硬件外，还需要研制与之相关的软件，包括编程、算法、量子计算机的体系结构等。而目前的材料和芯片都无法满足，由于对硬件和软件的全新要求，量子计算机的所有方面都需要重新进行研究，这就意味着量子计算是非常重要的交叉学科，是需要不同领域的人共同来做才能做成的复杂工程。 到目前为止，都还没有真正意义上的量子计算机成功诞生。但毋庸置疑的是各国都对着这个新领域有着极大的热情。 由于微观操控量子态太困难了，目前的大多方案也不知道是否可行。总之，量子计算的诞生还需要一些时日。 科学不能靠猜测来下定论，更不能靠百度，有差距不可怕，可怕的是睁眼说瞎话，自己有一技之长，毕定是一技，不可以偏盖全，世界的科技成果属于全人类，不可一味自力更生，不可靠的是夜郎自大，预祝我国科技领先。 我国光量子计算机绝对领先地位，超导量子计算机紧跟美国 无意中发现这个话题，现在回答起来有底气多了，原因就在于今年12月4日，我国的宣布的可以说是震撼性的量子计算机＂九章＂。他由中科大潘建伟团队、中科院上海微系统所和国家并行计算机工程技术研究中心联合研制。在解算某些算法上速度要比美国谷歌的超导量子计算机＂悬铃木＂快100亿倍，显然有＂九章＂作为支撑，这样回答也硬气多了。 76光量子的九章量子计算机 实际上量子计算机有两条途径，光量子计算机和超导量子计算机，两者可以说是完全不同的科技线。超导量子计算机是以超导体内的电子作为量子比特，这种方式量子可控性强，可编程性能好，可依托现有成熟集成电子工艺。但缺点是量子比特必须要在接近绝对零度的真空环境下运行，这就导致超导量子计算机拓展困难，对于制冷依赖太大。 谷歌53量子比特的悬铃木超导量子计算机 而光量子计算机则是用光子作为量子比特，他具有量子比特加载信息量大，干涉时间长，取样速度快等优势。缺点需要光学和观测设备结合，体积庞大，逻辑编程困难等。整体上说光量子计算机更适合作为超算，很难做小，而超导计算机商业化前景广阔，但很难做大。 加拿大Xanadu公司的8量子比特的光量子计算机，这是我在国外网上找到的最高级别已完成的光量子计算机 这就导致美国的量子计算机是集中在超导量子计算机领域，因为其研发的主力是牙膏厂（Intel）、农企（AMD）、微软、IBM和谷歌这样的大公司。光量子计算机短时间内不具备商业价值，他们的董事会不感兴趣。微软在十年前就想搞，但很快放弃，现在是一些想做新马斯克的科创概念公司在搞，今年新成立了个PsiQuantum，宣称要在5年内搞出100万量子比特的超级光量子计算机，还顺利的融资2.3亿美元。对于大多数企业董事会来说，虽然超导量子计算机在运算效率和容错率等方面不如光量子计算机，但对比传统芯片依然是碾压级优势。早日打通普及应用化市场，其中的经济利益无疑是巨大的。 牙膏厂的17量子比特的量子处理器，如果你的电脑冷却系统能接近绝对零度，你也可以用上量子计算机 我国在这方面则是社会主义制度的优越性体现，光量子计算机短时间内没有商业前景，经济账上要亏本。但这条科技树前景不错，给国家做超算帮忙搞科研一级棒，那么没关系，只要长期上对国家有利，这笔钱国家就投了。另一方面，我国在光量子领域研究是无可争议的领先地位，当年墨子号量子试验卫星就是以光量子作为载体，因为墨子记载了进行最早的小孔光学成像实验。现在量子通讯专线同样是以光量子作为载体，这方面潘建伟团队真的功不可没。 潘建伟院士之前曾被很多＂网络大拿＂们喷个底朝天，都快成喷成造假分子、经费骗子了，九章问世是最好的回答 而我国在超导量子计算机方面也有布局，中科大、浙江大学为载体。这方面同样商业化的多，像中科大成立本源量子并上市，浙江大学则和阿里巴巴合作。本源量子已经打造出6比特的夸父KF C6-130超导量子处理器，今年宣布计划明年年底推出60比特的悟源超导量子计算机，并计划以此打造量子云计算平台。超导量子计算机虽然要求的绝对零度个人电脑端很难实现，但如果作为云计算平台完全可以实现商业化运营。这方面光量子计算机由于编程困难，更多的适用于专业科技计算等领域。 谷歌的悬铃木量子芯片，悬铃木量子计算机芯片体积很小，大部分是制冷系统 所以在量子计算机方面，我们是既有国家队，也有企业队。光量子计算机没有对手，我们既领先，国外也没公司愿意搞。超导量子计算机方面要比美国落后，但也落后不了多少。 估计是中国。有一些历史渊源吧，在一九六几年的时候，使得中国的量子技术一直处于领先地位。具体的，问度娘会给答案，这有些保密成分了。 量子计算是现在相当热门的技术，如果哪一国的量子技术研发取得突破性的发展，那么就有可能彻底改变当前的技术格局。所以各国都在举国之力研究量子计算。本回答暂不评价哪个国家更先进，只列举全球和中国一些致力于量子计算的企业所取得的成就。 全球量子计算的发展 1.IBM多个里程碑式的发展 去年，IBM发布了包含5个量子比特的计算机，正式开始以云计算服务的形式提供量子计算能力。18个月之后，IBM再次发布了包含20个量子比特的计算机。上周五，IBM再次挑战极限，发布了一台处理50个量子比特的量子计算机。 IBM最初发布的量子计算机重在培养用户社区，指导用户使用这些计算机编程，所以都是免费提供的。但是近日，IBM宣布量子计算技术将实现商业变现，这就使我们不得不猜想IBM的量子计算技术是否开始走入成熟期了呢? 2.量子计算全能型选手——微软 微软的量子计算研究基于一种被称为＂拓扑量子比特＂的量子信息单位。二十年前， 数学天才Michael Freedman 加盟微软理论研究团队并开发出首个拓扑量子位，同时也拉开了微软布局量子计算的序幕。 2017年 9 月 25 日微软 Ignite 大会上，微软展示了拓扑量子位以及硬件软件生态系统开发方面取得的进展，其中包括与 Visual Studio 深度集成，同时适用于量子模拟器和量子计算机的新型编程语言。拓扑量子计算机最初的用途之一就是人工智能研究人员利用机器学习，加快训练算法的劳动密集型流程。据微软首席研究与战略官 Craig Mundie 透露，如果量子计算能应用于微软人工智能助理小娜 Cortana ，对她进行算法训练的时间就有机会从一个月缩短为一天。 微软对于量子计算的准备并不只有一兵一卒，而是全方位的构建生态系统，具体可参考《量子计算时代，微软已经全方位的准备好了!》 3.走向实用化的谷歌 2009年，谷歌开始投入到量子计算的研究中，2013年从加拿大创业公司D-Wave Systems采购了一台计算机，这台计算机当时被称作＂全球首台商用的量子计算机＂。2017年4月，谷歌称在年底打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机，实现49个量子比特的操控，实现＂量子霸权＂。 经过多年的研究，谷歌量子计算逐渐走向实用化，其提出了三个早期量子计算装置的可行商业化应用量子模拟、量子辅助优化和量子采样。并开放了开源量子计算软件OpenFermion，用户免费使用，化学家和材料学家可以利用谷歌软件改编算法和方程，使之能在量子计算机上运行。 近日，有国外媒体报道称，谷歌宣布与德国大众集团达成了量子计算方面的跨界合作。大众将与谷歌科学家们合作，基于谷歌量子计算平台开发新的模拟和算法模型，进一步优化交通流量、人工智能(机器学习进程)以及找到更好的材料和结构来改进电动汽车的电池技术。 中国量子计算的新发展 1.世界第一台光量子计算机 2017年5月3日，中国科学院发布重磅消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。据悉，经实验测试该原型机的取样速度比国际同行快至少24000倍，通过和经典算法比较，比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。 2.量子计算云平台正式上线 10月11日，阿里云联合中国科学院量子信息与量子科技创新研究院(上海)合作的＂量子计算云平台＂正式上线，旨在提升现有计算，赋能新兴产业，营造量子信息技术的生态系统，扩充安全，加强量子加密通信技术。 据悉，该云平台可以在云端为用户提供量子算法开发测试环境，通过后端连接经典计算仿真环境和真实超导量子计算，同阿里云协助进行网站的搭建和运营，提供云计算资源支撑和经典计算的仿真环境。 今年的10月26日，中国科学技术大学宣称该校潘建伟主导的量子计算机研究团队与中科院上海技术物理研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作成功造出了九章二号光量子计算机和祖冲之二号超导量子计算机，我国因此成为在两条量子计算路径上取得＂量子计算优越性（国外称＂量子霸权＂）＂的国家。 不过美国在这方面的研究并不落后于我国，就在11月15日，美国IBM（美国国际商用机器公司）创造出了世界上信息量最大的超导量子计算机＂鹰＂，其处理器的量子比特串联了127个量子比特，比同路径的我国的可编程超导量子计算原型机＂祖冲之二号＂量值比特数（66个）多了近一倍，成为当今世界正在研发中的性能最强大的超导量子计算机。 超导量子计算技术是目前最有前景的量子计算发展路径，操作时量子相干时间比较长，用微波就可以有效的操控，制造方面也和现有半导体工艺比较接近，量子比特间的关联也相对比较容易。但是每个量子比特想要完全操作一致，使其都达到很高的性能是很困难的，而且超导量子需要在极低温环境下工作。 目前还没看到这台超导量子计算机的性能参数，但专家称与性能呈线性增长的经典计算机不同，在超导量子计算领域，每增加一个量子比特，就代表着在计算性能方面向前迈出一大步，因为增加一个量子比特基本就会让量子处理器的潜在性能翻上一番，＂鹰＂比我国的祖冲之二号的量子比特多了近一倍，高达61个，算力增加的倍数十分庞大，而我国＂祖冲之二号＂在求解＂量子随机线路取样＂任务方面的速度就已经是目前全球最快的超级计算机的1000万倍以上了。 所以，研制出超过100个量子比特的超导量子计算机的意义是十分重大的，但是量子比特是极难制造的，需要用巨型低温制冷器才能保证超导量子计算机的正常运行。＂鹰＂处理器的芯片是在位于美国纽约州的IBM的工厂制造的，此次制造的量子芯片使用了新技术，而随着量子计算机在制冷器和控制系统等领域取得新的进展，这些新技术最终会增加量子比特数量。 IBM的鲍勃·苏托就称这表明这项技术具有可拓展性，人类将有足够的计算能力来解决有趣的问题，这也是超导计算技术通往更强大机器的铺路石，＂鹰＂处理器是通往更大量子计算信息量的踏板。而IBM高层已经表示希望明年展示能运行433个量子比特的＂鱼鹰＂处理芯片，并且打算在2023年推出能运行1121个量子比特的＂秃鹰＂量子芯片。 由此也可见，美国在量子计算机的研究上正在加快脚步，我们也不能松懈，毕竟拥有＂量子霸权＂是可以拥有降维打击能力的，容不得我们懈怠。 参考消息： 《光明网》11月17日文章《最强超导量子计算机＂上新＂了》 美国IBM的量子计算机说是50比特，但其一直不对外公布性能，在学界是不被承认的，而我们的量子计算机是公布性能的，是真实的。
