量子计算机时代即将来临？

    或许，传说中的量子计算机时代就要开始了。

    据IBM官方网站报道，该公司研究人员在量子计算机的基础技术方面取得了重大突破，他们做到了在减少基本运算误差的同时，保持量子比特的稳定性。研究人员先用传统工艺制作出硅芯片，再把这些芯片进行超导处理，使得将数以百万计的量子比特维持较长时间尺度的稳定状态成为可能。新技术有望被直接用于制作新型超级计算机。

    量子计算机最早是由美国著名物理学家理查德·费曼在上世纪60年代提出的，但最初它的优点并未被充分意识到，在很长一段时期内一直处于“纸上谈兵”的状态。直到1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔（Peter Shor）证明量子计算机能完成对数运算，而且速度远胜传统计算机。这是因为量子不像半导体只能记录0与1，它还可以同时表示多种状态。如果把半导体计算机比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况。因此，一个40位元的量子计算机，就能解开1024位元的电子计算机花上数十年解决的问题。

    量子计算机“看上去很美”，但它所面临的技术挑战也十分严峻。量子计算机在运算过程中极易产生量子脱散，即周围环境的热量、电磁辐射和承载量子比特材料本身的缺陷很容易导致计算误差。如脱散问题相当显著，就算计算速度再快也只是南辕北辙，永远得不到自己想要的计算结果。克服这个问题要做到两点：良好的芯片材料以及有效的纠错机制。

    超导材料良好的热、电性能使它很有希望作为量子计算机的芯片材料。因此，IBM研究人员很早就将目光放在超导量子比特上。不久前，IBM在耶鲁大学对一个独特的三维超导量子比特装置进行了实验，结果使量子态持续的时间延长到了100微秒（1微秒等于百万分之一秒），是此前纪录的2到4倍。

    在另外一组实验中，IBM的研究小组演示了一个更为传统的二维量子比特装置，执行一次2量子比特逻辑运算。这种运算是更大规模的量子计算系统的基本构成。实验结果显示，运算的成功率达到95%。

    这些漂亮的数据表明，一个稳定的量子计算系统已被构建完成。“我们做的量子计算研究表明，它不再仅仅是个引人注目的计算的物理实验。 现在就可以根据该成果去制作新的计算系统，由此将把高性能计算推向一个全新高度。” IBM的量子团队负责人马蒂亚斯·史蒂芬说道。

    高性能计算机是量子计算机最重要的一个应用之一。目前世界上很多国家都致力于开发超大规模高性能计算机，但它需要消耗大量电力，而量子计算机在解决同样的问题时使用时间、存储空间以及消耗能量都要小得多。量子计算机的另外一个重要用途是模拟量子系统，这是传统计算机无法胜任的。

    近年来，量子计算机发展十分迅速，分析人士预测，按目前这种趋势下去，10年内将出现实用型量子计算机。目前，美国的洛斯阿拉莫斯和麻省理工学院、IBM、和斯坦福大学、武汉物理教学所、清华大学四个研究组已实现7个量子比特量子算法演示。

    2007年2月，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（尚未经科学检验），如果他们是诚信的，这个工作的意义就非常重大。或许，可实际应用的量子计算机会在几年内出现，量子计算机的时代真的要开始了！

    2010年3月31日，德国于利希研究中心发表公报：德国超级计算机成功模拟42位量子计算机，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。