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　　【新智元导读】 每个量子位可以使1或0或这两个状态的叠加，因此量子计算机可以表示比传统的二进制更多的数据，因此量子计算机潜在的算力和速度远超过传统计算机。本文通过四篇论文分析了计算机领域从事量子计算研究的最新进展。本文还指出，未来的量子计算很大可能混合现有的各种技术，如用超导体量子位对算法进行运算，再用稳定的离子存储运算结果，机器或网络节点间信息的传递则使用光子。

　　量子计算是利用量子相关理论来大幅度加速计算，微软，谷歌，英特尔和 IBM 等公司都投入了数千万美元，通过不同的量子位技术来实现一台实用的量子计算机。量子计算机处理的信息是以量子位的形式存储的，每个量子位可以使1或0或这两个状态的叠加，因此可以表示比传统的二进制更多的数据。

　　量子硬件

　　在实现量子计算设备的技术主要有两种不同的想法。一种方法是超导量子位，这种方法是一股无电阻电流沿电流回路来回震荡，注入的微波信号使电流兴奋，从而进入叠加态的技术，其依赖于超冷的电路，而且当芯片实现更大规模的生产时可以提供制造优势，但是有一个缺陷是：环境噪声的影响。另一种方法是囚禁离子，这种方法是由于离子的能量取决于电子的位置，开奖，使用精心调整的结构可以冷却并囚禁离子，使其进入叠加态。对温度等环境因素要求少，但是也存在如何控制真空内多个带电原子等问题。

　　加拿大的 D-Wave 公司首先实现了16个超导量子比特的量子计算机，可以提高优化问题的计算效率。谷歌和 IBM 都是用超导量子技术来实现计算设备。英特尔投资荷兰代尔夫特理工大学的量子技术研究项目QuTech，使用“硅原子点”技术，通过向纯硅中加入电子造出的人造原子，微波控制电子的量子态。但是该技术远远落后于囚禁离子和超导量子技术。微软选择基于非阿贝尔任意子的拓扑量子比特，电子通过半导体结构时会出现准离子，他们交叉路径可以用来编写量子信息，可以减少错误修正比特数量，但是还需要进一步验证其是否存在。而 ionQ 的Chris Monroe 则坚持囚禁离子技术，并研究如何对离子进行控制。

　　量子软件

　　高级编程语言可以让程序员在不接触底层机器代码的情况下进行工作，而传统的编程语言将指令转换成二进制机器代码，不能被量子计算机运行，因此需要开发一种可以运行在量子计算机上的新语言。微软开发了针对量子计算机的语言和工具 “LIQUI|>”，可以描述量子算法，进行优化和汇编，最终能够运行在量子设备上。通过在传统计算机上模拟量子硬件，将量子算法在模拟计算机上迭代测试改进，如求解极大数值的质因数算法，从而使用量子算法解决更多在传统计算机上无法完成的计算量巨大的问题。

　　在量子计算的研究领域主要研究团队有微软联合加州大学圣芭芭拉分校 Station Q 实验室，Redmod 的 QuArC 团队，荷兰代尔夫特理工大学的 QuTech 实验室，普渡大学的 Station Q Purdue 实验室，马里兰大学，悉尼大学，哥本哈根大学的 QDev 实验室，苏黎世联邦理工学院的世界性的团队来研究量子计算的数学和物理技术。谷歌与加州大学圣芭芭拉分校 John M.Martinis 团队合作利用超导体建立量子计算机。IBM 的沃森实验室，耶鲁大学 Schoelkopf 实验室，NASA 量子人工智能实验室以及国内的中科院量子信息重点实验室等越来越多的团队均在关注量子计算研究领域。以下为2016年部分量子计算的相关论文：

　　⒈ High Performance Emulation of Quantum Circuits

　　【摘要】《对量子电路的高性能仿真》由 Intel 理论物理研究所和微软量子结构与计算小组合作完成，发表在2016年的 SC 会议。当前由于量子计算机仍然不能投入使用，因而针对于量子算法的研究和调试过程仍然需要用到仿真（simulate）的方法，具体过程是将量子状态转换为矩阵向量的表示形式，再对其进行门级操作。由于需要计算的矩阵向量规模十分庞大，因而仿真的计算过程是 memory-limited 和 bandwidth-limited 的。本文提出了通过模拟（emulate）的方法来对量子算法的正确性进行验证。与仿真（simulate）相比，模拟过程是以更高层、更抽象的方式描述和验证算法行为，其过程并不涉及到算法在进行相关量子转化后的大量计算，故大大降低了验证的计算开销。