什么是量子计算?

2015年5月08

量子计算是一种利用原子和分子的能量并操纵它来存储内存或执行数字过程的实践。量子计算理论已经存在了30多年，但迄今为止只有小型量子计算机被制造出来。事实上，据科学家估计，商用量子计算机还需要很多年的时间。betway88体育官网

这在很大程度上是由于构建量子计算机的难度，它不容易出现频繁的错误。量子元件的脆弱本质意味着它们非常容易受到过热、电磁辐射和有缺陷材料的干扰。

量子计算机与当今计算机有何不同

这篇文章所写的标准计算机(很可能正在被阅读)的运行原理是由英国计算机科学家阿兰·图灵提出的。这种系统中的数据以被称为“位”的基本信息单位存储。这些位元由1或0的字符串组成，由计算机的其他元素读取，以便接收指令并进行计算。

然而，量子计算不会使用比特。取而代之的是“量子位”，它可以同时为1和0，以及介于两者之间的任何值。因此，量子计算机理论上可以同时进行许多计算，而传统计算机只能进行一项计算。

因此，量子计算机处理信息的速度将比硅基计算机高得多——实际上，要快几百万倍。当然，这样的力量是非常可取的，但也很难驾驭。

由于错误的频率，科学家们一直无法开发出由多个量子位组成的计算机。betway88体育官网早在1998年，麻省理工学院和洛斯阿拉莫斯大学的研究人员联合生产了一种单量子比特设备，这种设备比以前的模型更不容易被破坏。两年后，洛斯阿拉莫斯公司(Los Alamos)设计了一台7量子比特机。

跳到2007年，一家名为D-Wave的加拿大公司成功地开发出了能够解决数独难题的16量子比特计算机。在2012年,南安普顿大学的一项研究为先进量子计算铺平了道路首先给出了利用玻色子采样计算模型的实验演示。然而，该模型仍然容易出现较高的错误率，因此不适合广泛使用。

现在，来自betway88体育官网IBM的科学家开创了一种纠正量子误差的新方法。这是该团队第一次能够同时识别两种不同类型的错误——相位翻转和位翻转。这种探测以前从未用同样的技术实现过，这使得IBM的团队相信他们可能会赢得破译量子计算之谜的竞赛。

显然，家用量子计算机即使不是几十年，也要数年时间。但由于微软在拓扑量子计算上投入了大量资金，其目的是容忍错误，而不是纠正错误，因此这个话题应该受到密切关注。