首先，大家请了解量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。

量子计算

不同于电子计算机bit（或称传统电脑），量子计算用来存储数据的对象是量子比特Q-bit，它使用量子算法来进行数据操作。

量子计算机相对于经典计算机的优势在哪里？基于量子叠加性原理，一个量子位可以同时处于0状态和1状态，N个量子位可同时存储2的N次方个数据，数据量随N呈指数增长。

量子计算机

同时，量子计算机操作一次等效于电子计算机要进行2的N次方次操作的效果……等于是一次演化相当于完成了2的N次方个数据的并行处理。

怎么解释了？比起bit，Q-bit更有表现力。一个Q-bit可蕴含无限复杂的数字。在这个意义上“以一抵多”。一个Q-bit投入变换，等于多位数字一起变换，即所谓“并行计算”。

这种计算称为量子并行处理计算，这也是量子计算机最重要的优越性。因此，一个40量子比特的量子计算机，就能在很短时间内解开位计算机花上数十年解决的问题。

理论上，2个量子比特的量子计算机每一步可以做到2的2次方，也就是4次运算，所以说，50量子比特的运算速度为2的50次方=亿亿次，这可以秒杀目前最强超级计算机。

神威·太湖之光超算

年11月的世界超级计算机排名中，第一是中国的“神威·太湖之光”每秒9.3亿亿次的浮点运算速度荣获冠军。该速度是“天河二号”的3倍，美国“泰坦”的6倍。年6月8日，美国能源部OakRidge国家实验室Summit超级计算机，最高能够实现每秒20亿亿次的计算峰值，是ORNL的上一代超级计算机“泰坦”的8倍。在特定应用中，Summit能够实现每秒亿亿次(3.3exaops)的混合精度计算。

让我们简单看一下量子计算机的发展历程：

年，奥地利人埃尔温·薛定谔、爱因斯坦、德国人海森伯格和狄拉克，共同创建了量子力学。量子力学的诞生为人类未来的第四次工业革命打下了基础。

年，美国著名物理物学家理查德·费曼在一个公开的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法。当时想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，从而量子计算机的概念诞生了。

年，英国物理学家大卫·杜斯提出了量子图灵机模型。

年，科学家在具有15个量子位的核磁共振量子计算机上成功利用秀尔算法对15进行因式分解。

年，美国密歇根大学的科学家使用半导体芯片实现离子囚笼（iontrap）。

年，加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机，但与科学界公认的能运行各种量子算法的量子计算机仍有较大区别。

年，耶鲁大学的科学家制造了首个固态量子处理器。

年，世界首台可编程的通用量子计算机正式在美国诞生。同年，英国布里斯托尔大学研制出基于量子光学的量子计算机芯片，可运行秀尔算法。

年，德国于利希研究中心发表公报：该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机，在此基础上研究人员首次能够仔细地研究高位数量子计算机系统的特性。

年，一个成员来自澳大利亚和日本的科研团队在量子通信方面取得突破，实现了量子信息的完整传输。

年,加拿大的D-WaveSystemInc.发布了一款号称“全球第一款商用型量子计算机”的计算设备“D-WaveOne”

同年9月，科学家证明量子计算机可以用冯·诺依曼架构来实现。

同年11月，科学家使用4个量子位成功对进行因式分解。

年，IBM声称在超导集成电路实现的量子计算方面取得数项突破性进展。

年，诺贝尔物理学奖授予了法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰，以表彰他们在量子物理学方面的卓越研究。这两位物理学家他们独立发明并优化了测量与操作单个粒子的实验方法，用突破性的实验方法使单个粒子动态系统可被测量和操作。

年，东京大学古泽与武田教授设计出一台以光量子为核心的计算机系统，是一种可以利用光子作为量子位的量子计算机。

年，中国潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队首次成功实现用量子计算机求解线性方程组的实验。

年，诺贝尔物理学奖授予了三名英国科学家，以表彰其利用先进数学方法来解释超导体、薄层磁性物质等异乎寻常的物质状态。正是基于此理论，美国斯坦福大学研究团队与悉尼大学的科学家通过拓扑绝缘体成功将量子计算机中的重要元件——循环器的体系缩小到原来的1/。

年11月20日，微软官方指出，微软将着手量子计算工程样机研发，把已经进行了十多年的量子计算机研究工作付诸于实践，而且其宣称这可能是一台能击败谷歌和IBM的量子计算机样机。

年1月，英特尔宣布已经向QuTech交付了首个49量子位量子计算测试芯片，研发代号为“TangleLake”。

Intel首颗17量子位超导测试芯片

年3月，谷歌公布了Bristlecone芯片，这是全世界首款72量子比特芯片，这款量子芯片的错误率仅为1%，达到了实际使用的要求。

Bristlecone

年5月，IBM展示了首个包含17个量子位的芯片。

年7月，Intel宣布首颗17量子位超导测试芯片已经交付荷兰合作伙伴QuTech。

7位、17位、49位量子芯片

目前各大公司和研究机构仍在提升量子比特量——争取几十个量子同时稳定，别太快塌陷。超导机器为了让环境接近绝对零度，成本也是务必昂贵，投入上亿美元不在少数。

工程实验机在进步，但什么时候能走到实用没有人能知道。

迄今为止，世界上也没有真正意义上的量子计算机。但是，世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想，毕竟“量子霸权”是每个国家都想得到的。

我国科学家潘建伟的研究团队将在年年底实现大约20个光量子比特的操纵，20个超导量子比特样品的设计、制备和测试预计到年，量子模拟将达到当今天河二号的水平，初步应用于一些目前无法解决的重大科技难题。

发展图

到年，研制出具有50-个量子比特的通用量子计算原型机，突破大规模量子计算机的芯片工艺，从物理层设计、制造，到算法运行实现自主研发，全面实现通用量子计算功能，并应用于大数据处理等重大实际问题。

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