在量子里面也要做类似的事情，但是量子中继比经典中继要复杂很多，因为量子信号是不能放大的，它是单光子，一放大就变成经典的了。目前主要的方案是我们几年前跟Lukin、Cirac、Zoller提出的所谓的DLCZ方案，这个仍然是目前实现量子中继的国际主流方案。

　　感兴趣的童鞋，可以阅读段教授近日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）》的研究论文《225个存储单元的量子存储器的实验实现》（“Experimental realization of a multiplexed quantum memory with 225 individually accessible memory cells”）及量子中继器相关资料辅助学习。

　　另外一个最主要的问题是：如果有了量子计算机，到底能解决什么问题？要如何广泛应用呢？

　　“它当然不能解决所有的问题，但是它确实可以解决很多重要的问题。”

　　这里面包括信息安全、量子模拟、量子优化和量子人工智能领域的问题。下面就每一方面大致介绍一下。

　　1.信息安全：我们现在所有的通讯，加密方式利用了公钥体系，目前流行的公钥体系都可能被量子计算机破解。像网上银行、手机银行都利用了公钥体系。很多银行网页都是“http”后面要加个s，这个“s”就代表安全，表明它的所有的信息传输要进行加密，这个加密实际上不需要你做任何加密动作，它是一种自动加密的方式，用了一套数学的算法，最主要的算法是所谓的Diffie-Hellman密钥交换系统（2015年图灵奖）和RSA公钥体系（2002年图灵奖）

　　ps：作为华人的骄傲，我们的姚期智院长因为对计算理论包括伪随机数生成、密码学与通信复杂度的突出贡献，在2000年被美国计算机协会（ACM）授予图灵奖，这是图灵奖创立以来获此殊荣的唯一华裔计算机科学家。

　　量子计算里面的算法能够破解Diffie-Hellman 密钥交换系统、RSA，或者由RSA所有的变形，所以一旦量子计算机得以实现，对目前的通信安全将有很大的改观，目前以美国为首的很多国家都在征集、制订未来的可以抵抗量子算法的公钥体系和通信标准方案。

　　2.量子模拟。现在很多事情都要依靠计算机模拟，比如人类要设计飞机，原来要做很多的风洞实验，现在可以直接做计算机模拟风洞实验。我们可以通过计算机模拟，把它所有的环境条件都写下来，用计算模拟来预测这个实验的结果。

　　那么，为什么要用量子计算机做模拟呢，因为现在很多模拟设计量子系统，用经典计算机做起来非常困难，包括很多的材料问题，许多科技发展依赖于新材料，新材料的设计现在已经到了一个程度，我们在原子的尺度上来设计这个材料，把一个一个原子排列起来，根据不同原子的不同的排列设计这个材料的不同特性。但是所有的原子都服从量子的规律，而用经典计算机模拟量子规律一般都需要指数级的时间，所以如果用量子计算机的话这些问题就可以自动指数加速。

　　另外一些包括化工的模拟，因为化工很多依赖于催化剂，也是一个分子反应，分子反应实际上是一个量子动力学的过程，它是很小的微观粒子之间的一些动力学反应过程，这些过程经典计算机非常难算，要用量子计算机才能模拟这些情况。

　　另外，包括在生物上面，生物药品的设计，所有的药品都是一些分子，我们现在的生物学已经推进到分子生物学的层次，我们在分子生物学的尺度上理解生命的规律，而所有的分子，小分子或者大分子药物对疾病起什么作用、怎么理解这个规律，这对经典计算机也是非常困难的一件事情，因为它是微观粒子，不管原子还是分子都是微观粒子，你要理解它的规律的话必须依靠量子计算机才能提供解释，因为它有量子相干性。所以量子模拟在材料、化工、生物分子等方面都有很多应用。

　　3.量子优化。你希望达到一个什么样的人生目标，这就是优化的问题，有很多的变量，这些变量时时刻刻都在改变，怎么在这么多的限制条件情况下实现你的优化。优化一直是计算机里面最困难的问题之一，你很难找到全局最优解，它涉及到的时间都是指数级的时间。量子优化有可能提供指数加速。在经典世界里面，如果前面有堵墙，你就永远穿不过这堵墙，但在量子里面，你可以撞墙，你不停撞就有可能通过去，因为有量子隧穿。量子隧穿提供了一种可能的方法，能够解决优化的题，这也是量子优化的一个很大的动机。

　　（本资料根据现场口述整理，不是官方课件，若与真实情况有出入，请见谅！并欢迎读者在留言区挑错~）