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云计算、大数据、人工智能……近年来科技领域的热门概念层出不穷，大有“积硅步以致千里”的态度，而近期，有关量子计算的新闻不断进入热搜排行榜，作为一个能够让谷歌、英特尔、微软等科技巨头趋之若鹜的概念，其究竟有何魅力能够被赞誉为“真正的计算革命颠覆者”呢？
科技巨头英特尔、微软、IBM，谷歌都在向量子计算投入千万美元的研发资金。但是，他们在对不同的量子计算技术下赌注！没有人知道，采用哪种量子比特（qubit）能造出有實用价值的量子计算机。
谷歌的超导量子研究：谷歌已制造出 9 量子比特的机器，并计划明年增加至 49 量子比特。这是一个极为关键的门槛。学者预计，在 50 量子比特左右，量子计算机就能达到“量子霸权”（quantum supremacy），从而表明“量子计算机在一些领域有传统计算机所不具有的能力”，比如在化学和材料学里模拟分子结构，还有处理密码学、机器学习的一些问题。
点评：谷歌、IBM都倾向该派系，超导量子研究能够利用现有工业基础设施以快速奏效，但其技术特点易崩溃，必须保持低温。
英特尔和硅量子点：英特尔在2015年向荷兰代尔夫特理工大学的量子技术研究项目QuTech投资5000万美元，其专注于硅量子点技术（silicon quantum dots），它经常被称作“人造原子”。一个量子点量子比特是一块极小的材料，像原子一样，它身上电子的量子态可以用0或1来表示。不同于离子或原子，量子点不需要激光来困住它。
点评：英特尔原本就对硅材料熟悉无比，稳定的特性能够利用现有工业基础设置，不过纠缠数量较少，必须保持低温。
微软和拓扑量子：微软选择的是基于非阿贝尔任意子（nonabelian anyons）的拓扑量子比特（topological qubits），这些根本就不是物体，他们是沿着不同物质边缘游动的准粒子（quasiparticles）。他们的量子态由不同交叉路线（braiding Paths）来表现。因为交叉路线的形状导致了量子叠加，他们会受到拓扑保护（topologically protected）而不至于崩溃，这类似于打结的鞋带不会散开。
点评：除微软外，贝尔实验室也属于该流派，有点事大幅降低计算过程中的错误，缺点是存在与否都还需要验证。
D-Wave和量子退火：2007年，加拿大初创公司D-Wave Systems 宣布，他们使用16个超导量子比特成功制成量子计算机，但是D-Wave的机器并没有使所有的量子比特发生纠缠，并且不能一个量子比特接着一个量子比特得编程（be programmed qubit by qubit），而是另辟蹊径，使用了一项名为“量子退火”（quantum annealing）的技术。该技术下，每个量子比特只和临近的量子比特纠缠并交互，这并没有建立起一组并行计算，而是一个整体上的、单一的量子状态。 点评：D- Wave并没有攻克许多公认的量子计算难题，比如错误修正（error correction），但包括谷歌和洛克希德马丁在内的几家公司，购买并测试了D- Wave的设备，他们初步的共识是，D- Wave做到了一些能称之为量子计算的东西。
ionQ和囚禁离子：ionQ的Chris Monroe正在试图克服囚禁离子带来的各项挑战。作为量子比特，它们可以在几秒钟内维持稳态，这还多亏了真空装置和在环境噪音影响下仍能将其稳定的电极。但是，这些隔离措施意味着，量子比特之间的交互变得更难。Monroe 最近把 22 個镱离子纠缠成一条线形链（linear chain），但至今，他还未能控制或查询所有的离子对，而这是量子计算机必须做到的。
点评：囚禁离子技术的优势在于稳定，并具有非常好的逻辑门和保真度，不过其运转较慢，需要较多的激光配合。
总体而言，这五大派系是目前量子计算的主流，且每个派系都得到科技巨头及资本创投圈的支持，谁最终会成为主流还有待时间考量。
精力有限，巨头们也需要抱团？
科技巨头们会选择不同的技术派系，一方面肯定与企业本身技术发展战略规划有关，另一方面，这些习惯了“垄断”的大佬显然希望自己通过某技术派系拿到量子计算领域的话语权。但现实情况是没有人对量子计算足够了解，但每个团队都选了一个量子比特类型做研究，每种方案都需要不断地优化，扩大规模，最终才能应用于制造量子计算机。无论是制造基于超导体，还是硅的量子比特，都需要极高的连贯性和一致性。对它们冷却的冷冻装置也需要改善。囚禁离子需要更快的逻辑门，更紧凑的激光和光纤。拓扑量子比特仍需要被发明出来。简而言之，要面对的挑战太多，团队之间需要一定程度的相互合作、信息共享，才能加快进度。
未来的量子计算机很可能是一个混合体，由超快的超导体量子比特对算法进行运算，然后把结果扔给更稳定的离子存储。与此同时，光子在机器的不同部件之间传递信息，或者在量子网络的节点之间。
值得百年等待，量子计算究竟能用在哪里？
从量子概念的提出到当下的摸索、实践，量子研究已经跨越了超过三个世纪、百年时间，据专业人士估计，按照现在的研究进程，真正实现可编程的、通用量子计算机，可能需要30年甚至50年。当然，其潜在的应用价值也是不可估量的。
在金融、航天、生物基因、制药等设计庞大、计算数据的领域而言，量子计算能极大缩短计算所需时间，并提供给更为详实、准确的数据结果，当然，它本身将成为大数据和人工智能的基础支撑。
写在最后：未来，可期
不明觉厉！或许对大多数人而言，这四个字很生动地形容了量子计算。如果说第一次量子深刻影响了晶体管和激光的发展，那第二次量子革命对人类一定是有巨大促进的作用，数字化、智能化趋势都需要量子计算的支撑，而各领域的变革与颠覆，最终会颠覆整个生活。
科技巨头英特尔、微软、IBM，谷歌都在向量子计算投入千万美元的研发资金。但是，他们在对不同的量子计算技术下赌注！没有人知道，采用哪种量子比特（qubit）能造出有實用价值的量子计算机。
谷歌的超导量子研究：谷歌已制造出 9 量子比特的机器，并计划明年增加至 49 量子比特。这是一个极为关键的门槛。学者预计，在 50 量子比特左右，量子计算机就能达到“量子霸权”（quantum supremacy），从而表明“量子计算机在一些领域有传统计算机所不具有的能力”，比如在化学和材料学里模拟分子结构，还有处理密码学、机器学习的一些问题。
点评：谷歌、IBM都倾向该派系，超导量子研究能够利用现有工业基础设施以快速奏效，但其技术特点易崩溃，必须保持低温。
英特尔和硅量子点：英特尔在2015年向荷兰代尔夫特理工大学的量子技术研究项目QuTech投资5000万美元，其专注于硅量子点技术（silicon quantum dots），它经常被称作“人造原子”。一个量子点量子比特是一块极小的材料，像原子一样，它身上电子的量子态可以用0或1来表示。不同于离子或原子，量子点不需要激光来困住它。
点评：英特尔原本就对硅材料熟悉无比，稳定的特性能够利用现有工业基础设置，不过纠缠数量较少，必须保持低温。
微软和拓扑量子：微软选择的是基于非阿贝尔任意子（nonabelian anyons）的拓扑量子比特（topological qubits），这些根本就不是物体，他们是沿着不同物质边缘游动的准粒子（quasiparticles）。他们的量子态由不同交叉路线（braiding Paths）来表现。因为交叉路线的形状导致了量子叠加，他们会受到拓扑保护（topologically protected）而不至于崩溃，这类似于打结的鞋带不会散开。
点评：除微软外，贝尔实验室也属于该流派，有点事大幅降低计算过程中的错误，缺点是存在与否都还需要验证。
D-Wave和量子退火：2007年，加拿大初创公司D-Wave Systems 宣布，他们使用16个超导量子比特成功制成量子计算机，但是D-Wave的机器并没有使所有的量子比特发生纠缠，并且不能一个量子比特接着一个量子比特得编程（be programmed qubit by qubit），而是另辟蹊径，使用了一项名为“量子退火”（quantum annealing）的技术。该技术下，每个量子比特只和临近的量子比特纠缠并交互，这并没有建立起一组并行计算，而是一个整体上的、单一的量子状态。 点评：D- Wave并没有攻克许多公认的量子计算难题，比如错误修正（error correction），但包括谷歌和洛克希德马丁在内的几家公司，购买并测试了D- Wave的设备，他们初步的共识是，D- Wave做到了一些能称之为量子计算的东西。
ionQ和囚禁离子：ionQ的Chris Monroe正在试图克服囚禁离子带来的各项挑战。作为量子比特，它们可以在几秒钟内维持稳态，这还多亏了真空装置和在环境噪音影响下仍能将其稳定的电极。但是，这些隔离措施意味着，量子比特之间的交互变得更难。Monroe 最近把 22 個镱离子纠缠成一条线形链（linear chain），但至今，他还未能控制或查询所有的离子对，而这是量子计算机必须做到的。
点评：囚禁离子技术的优势在于稳定，并具有非常好的逻辑门和保真度，不过其运转较慢，需要较多的激光配合。
总体而言，这五大派系是目前量子计算的主流，且每个派系都得到科技巨头及资本创投圈的支持，谁最终会成为主流还有待时间考量。
精力有限，巨头们也需要抱团？
科技巨头们会选择不同的技术派系，一方面肯定与企业本身技术发展战略规划有关，另一方面，这些习惯了“垄断”的大佬显然希望自己通过某技术派系拿到量子计算领域的话语权。但现实情况是没有人对量子计算足够了解，但每个团队都选了一个量子比特类型做研究，每种方案都需要不断地优化，扩大规模，最终才能应用于制造量子计算机。无论是制造基于超导体，还是硅的量子比特，都需要极高的连贯性和一致性。对它们冷却的冷冻装置也需要改善。囚禁离子需要更快的逻辑门，更紧凑的激光和光纤。拓扑量子比特仍需要被发明出来。简而言之，要面对的挑战太多，团队之间需要一定程度的相互合作、信息共享，才能加快进度。
未来的量子计算机很可能是一个混合体，由超快的超导体量子比特对算法进行运算，然后把结果扔给更稳定的离子存储。与此同时，光子在机器的不同部件之间传递信息，或者在量子网络的节点之间。
值得百年等待，量子计算究竟能用在哪里？
从量子概念的提出到当下的摸索、实践，量子研究已经跨越了超过三个世纪、百年时间，据专业人士估计，按照现在的研究进程，真正实现可编程的、通用量子计算机，可能需要30年甚至50年。当然，其潜在的应用价值也是不可估量的。
在金融、航天、生物基因、制药等设计庞大、计算数据的领域而言，量子计算能极大缩短计算所需时间，并提供给更为详实、准确的数据结果，当然，它本身将成为大数据和人工智能的基础支撑。
写在最后：未来，可期
不明觉厉！或许对大多数人而言，这四个字很生动地形容了量子计算。如果说第一次量子深刻影响了晶体管和激光的发展，那第二次量子革命对人类一定是有巨大促进的作用，数字化、智能化趋势都需要量子计算的支撑，而各领域的变革与颠覆，最终会颠覆整个生活。