現代計算機時代始于 1977 年個人計算機的引入。那一年可以購買的預組裝個人電腦只有三臺，其中包括 Apple 的 Apple II、Tandy Radio Shack TRS-80 和 Commodore Business Machines Personal Electric Transactor（簡稱 PET）。今天，很難計算來自眾多制造商的具有所有不同可定制規格的各種計算機型號。我們口袋里的智能手機也會增加這個數字。許多個人、企業和政府在幾乎所有通信方面都依賴計算機，但隨著量子計算和量子計算機的引入，傳統計算機可能很快就會過時。

什么是量子計算機：目錄
什么是量子計算？
什么是量子計算機？
什么是量子霸權？
量子計算將推動人工智能
量子計算機何時可用？

什么是量子計算？

量子計算的創新、潛在力量和好處令人興奮不已。量子計算利用量子力學的思想來增加和提高計算機的處理能力。量子計算的潛在力量可以支持數據分析師更快地解決某些計算問題。在某些情況下，量子計算可能比超級計算機更有益。那么，量子計算機是如何工作的呢？我們什么時候才能拿到一個？

什么是量子計算機？

量子計算機這個詞有點誤導。我們將計算機與臺式機、筆記本電腦甚至智能手機聯系在一起。所有這些設備（甚至是世界上最快的超級計算機）都使用相同的基本規則。量子計算機則大不相同。傳統的“位”將信息存儲為 0 或 1。一個量子位或“量子位”可以同時將信息存儲為 0 和 1。

與量子比特相比，傳統比特的一種解釋是甜甜圈的例子。假設一個甜甜圈代表一個傳統的位。磨砂面代表 1，素面代表 0。傳統的位可以讀作 0 或 1。現在想一想這個在旋轉的繩子上的甜甜圈。旋轉的甜甜圈代表了量子計算機中所謂的“疊加”。在這種疊加中，量子比特可以被認為是 0 和 1 的組合。

量子計算機可以以不同的方式構建，這意味著量子計算機的外觀可能會有很大差異。可以使用鉆石、光子（光）和俘獲離子（帶有凈電荷的原子）來構建量子計算機。也許建造量子計算機最流行的方法是使用超導體。谷歌和 IBM 都在開展一個使用超導體和量子芯片構建量子計算機的項目。這個版本的量子計算機將超導體和量子芯片安裝在一個看起來像枝形吊燈的大型基礎設施中。該基礎設施用于冷卻超導體和量子芯片，但也用于操縱和控制它們。

量子計算機有可能比現有的任何超級計算機都更強大。量子計算機領域的發展和創新因其潛在的力量而繼續成為焦點。包括銀行信息、政府數據和個人信息在內的全球數據使用一種加密方法來保證所有這些數據的安全。量子計算機可以輕松解決這些加密問題，這使得尋找加密數據的新方法變得更加重要。量子計算的創新不僅是有益的，而且這些創新對于保護世界上的重要數據可能至關重要。

什么是量子霸權？

量子霸權這個詞可能會讓人很困惑，但它的概念很簡單。世界上目前最先進的超級計算機仍然有其局限性。經典計算機無法在可行的時間內解決一些方程和問題，而這對問題有很大的幫助。量子霸權的概念證明，即使是最先進和最頂級的超級計算機，量子計算機也可以并且將超越和量化。如果量子計算機能夠解決經典計算機（超級計算機）無法解決的這些問題，那么它就證明了量子霸權的概念。

取決于你問誰，量子霸權的概念可能已經被證明了。2019 年，谷歌在科學雜志《自然》上發表的一篇文章中宣布，它已經實現了量子霸權。聲明稱，該公司的 54 比特 Sycamore 處理器能夠在 200 秒內完成計算，而這將花費世界上最快的超級計算機 10,000 年的時間來計算。IBM 還聲稱，他們的超級計算機不需要 10,000 年，而只需兩天半即可完成同樣的計算。盡管存在分歧，但許多研究人員接受了谷歌關于量子霸權的主張。

量子計算將推動人工智能

人工智能是一種技術，在許多不同行業的許多不同方面都發揮了重要作用。它被用于 IT 和技術行業、醫療和保健行業、教育、制造以及數據中心運營。人工智能利用計算機和機器以與人類思維相同的方式解決問題并做出決策。人工智能還封裝了機器學習，通過學習和利用知識來幫助機器模仿人類的智能行為，從而在未來做出更好的決策。

人工智能和量子計算都是具有無限潛力和可能性的變革性技術。我們甚至還沒有接近發揮人工智能的潛力，因為我們仍然缺乏所需的技術進步。如果我們要實現研究人員希望實現的人工智能潛力——量子計算的進步和創新很可能首先需要發生。量子計算機將能夠提供所需的計算能力提升，這將使人工智能成為我們認為可能成為的樣子。

量子計算機何時可用？

研究人員仍在開發量子計算技術，但去年量子計算領域出現了巨大的增長。IBM 生產了 127 量子比特的 Eagle 處理器，谷歌宣布了量子霸權，霍尼韋爾量子解決方案和劍橋量子展示了實時糾錯和突破性算法，這使得量子機器可以用更少的量子比特進行更大量的計算。

一家名為 SpinQ 的中國初創公司于 2011 年首次以 1000 萬美元的價格推出了一款商用量子計算機。它最近宣布了一個更簡化的版本，售價約為 5000 美元。這是研究實驗室和大學中發現的量子計算機的縮小版本，但它可以為非常富有的愛好者提供擁有歷史上第一臺量子計算機的方法。

這個特殊的量子計算機桌面重 121 磅，使用核磁共振技術，將分子捕獲在強大的磁場中，并用無線電頻率脈沖對其進行爆炸，以改變單個原子的自旋狀態。這臺量子計算機也沒有使用過冷超導磁體，而是使用仍然產生強磁場的永磁體。

我們仍處于將量子計算機引入大眾的早期階段，但該領域的技術創新正在引發極大的興奮。量子計算和量子計算機將把世界帶入下一階段的技術進步，它可能很快就會使我們的傳統計算機和加密策略過時。