9 月，一个周日的下午，量子计算创业公司 ionQ 的两位联合创始人正和他们的首位受雇人——他们的新 CEO 碰头开战略会议。坐在马里兰大学的 Physical Sciences Complex 里舒适的皮椅上，两位创始人正体验着一丝文化碰撞。终身从事研究的科学家、马里兰大学的物理学家 Chris Monroe 和杜克大学的电子工程师 Jungsan Kim 很放松，甚至在记者面前大谈公司规划。他们列举了为什么选择囚禁离子（trapped ions），他们的专长将有助于打造一台伟大的量子计算机——完美的再现性、耐久性以及利用激光实现的良好的可控性。

公司 CEO David Moehring 是 Monroe 和 Kim 刚从美国 Intelligence Advanced Research Projects Activity（IARPA，）里雇来的，他更为警觉。他警告 Monroe 和 Kim 不要泄露创业公司应予保密的信息——包括从风投 New Enterprise Associates 那里获得的投资额。（他乐意证实这个数字是几百万美元）。Kim 对 Moehring 点着头并轻笑。「在某个时点，这个家伙会要求我们的谈话经过他的许可。」

这几个看似不可能的合伙人都有一个共同的确信：量子计算——旨在利用量子力学来大幅加速计算——已经准备迎来黄金时期。他们并非孤军奋战。科技巨头英特尔、微软、IBM 和谷歌正在量子计算上投入数千万美元。然而这些竞争者们正将赌注下在不同的技术黑马上：仍然无人知晓驱动一台实用的量子计算机需要什么类型的量子比特（qubit）。

谷歌常常被视为这一领域的领头羊，该公司已经示意了其选择：微型超导电路。其研究团队已经打造出了一台 9 量子比特的机器，并希望一年内扩展至 49 量子比特——这是一个非常重要的门槛。在 50 量子比特阶段，许多人认为一台量子计算机就可以成为「量子霸权（quantum supremacy）」，这是加州理工的物理学家 John Preskill 创造的词汇以表示一台可以完成超越传统计算机范围的任务的量子计算机，比如模拟化学和材料科学中的分子结构，或解决机器学习或密码学中的某些问题。

ionQ 的团队并没有被谷歌的成功所折服。

「我并不担心谷歌会在下个月宣布游戏已经结束，」Kim 说，「或者他们可以这么宣布，但游戏并未结束。」

虽然这么说，但是 ionQ 还是有很多劣势，他们还没有专门的办公室，甚至还没有网站。这家创业公司仍然在坚持囚禁离子（trapped ions），这也是世界上最早的量子逻辑门背后的技术，这是由 Monroe 本人在 1995 年亲自帮助创造出来的。使用精准调制的激光脉冲，Monroe 可以将离子激发到可以维持数秒的量子态——这可比谷歌的量子比特维持的时间长多了。Kim 已经开发出了一个可以将离子群（groups of ions）连接到一起的模块化方案。但是到目前为止，其中最好的成绩也不过是实现了 5 个量子比特的可编程机器。

「囚禁离子现在确实有点害群之马（black sheep）的感觉，」Monroe 承认，「但我认为未来几年人们会蜂拥而至。」

有一件事是确定无疑的：打造出一台量子计算机已经不再是一些大学科学家的遥远梦想了，现在这已经成了世界上一些最大型的公司的直接目标。而且 Monroe 及其同事也只是那些希望从中获利的许多人的一部分。尽管在产业界玩家方面，超导量子比特可能已经获得了领先的发展势头，但相关专家都认为现在要说哪种技术已经获胜还为时尚早。「这些技术在齐头并进地开发着，这是件好事，」加州理工的这位量子信息科学的非官方院长 Preskill 说，「因为还可能会有惊喜出现而改变现在的局面。」

　　在开发量子计算机的竞争中，不同的公司看中了不同的量子比特（qubit），其中每一种技术都有自己的优点和缺点。（制图：C. Bickel/Science，数据：Gabriel Popkin，汉化：机器之心）

量子比特能秒杀传统计算机比特得益于两个独特的量子效应：量子叠加和量子纠缠。量子叠加能够让一个量子比特的值不单止于 0 或者 1，而是在同一时间同时具备这两种状态，这可以实现同步的计算。量子纠缠能让一个量子比特与空间上独立的其他量子比特共享自身状态，创造出一种超级叠加，每个量子比特的处理能力因此翻倍。比如，5 个纠缠的量子比特能够同时执行 25 或 32 个计算操作，而传统算机不得不按顺序进行 32 次计算。理论上，只要 300 全纠缠的量子比特（fully entangled qubits）就能支持比宇宙中原子数量更多的平行计算，