一、量子計算霸權

量子大概是科研界吹牛的重災區(qū)。各種媒體都很喜歡報道，誰霸權了誰又超越了霸權，某某量子xxx能一下子算出來傳統(tǒng)計算機幾億年都算不出來的題，互聯(lián)網(wǎng)危在旦夕。

但我覺得，很多記者并不知道自己在說什么。

也許，誰能拿到經(jīng)費才是關鍵。

據(jù)Quantum Insider/光子盒統(tǒng)計，中國關于量子的財政撥款(100億)幾乎等同世界其它國家的總和。而中國的量子科技公司數(shù)量只有15家(不含BATH)，不到歐美的5%。

二、量子計算和量子通信

歐美公司研發(fā)普遍集中在量子計算，而中國和東亞更喜歡量子通信。

量子通信太神奇了，我也不懂。反正他們說巨有用，估計效果至少比肩蓮花清瘟吧。

量子通信沒啥市場空間，應用場景機器少，商業(yè)價值不大。

三、量子計算研究方向硬件和軟件

關于量子計算的研究呢，雖然超級復雜，但仍可簡單分為硬件和軟件。

其中硬件需要很多實驗物理學家和尖端工程師，還要很多很多貴重的高級儀器，門檻非常高。

量子計算的軟件，也灰?；页２灰粯?，它需要很好的數(shù)學家和平庸的程序員。因為量子計算中的想法和算法是關鍵，經(jīng)典計算機那套大多用不上。

目前量子軟件方面的研究大大超前于硬件，研究人員大多只能在模擬器上玩。

四、量子加密算法，破解加密的尚未出現(xiàn)

用來破解互聯(lián)網(wǎng)公鑰加密(RSA或ECC)的算法(分解質(zhì)因數(shù))，叫作Shor算法。它早已被Mr. Shor發(fā)表出來，但過了近30年仍沒有能有效跑它的機器。

因為量子算法對目前非對稱加密潛在的破解風險，業(yè)界這些年一直在研究量子計算機難以破解的加密算法(Post-Quantum Crypto)。

美國NIST(標準局)經(jīng)過兩輪篩選，選中了NTRU等7個主要算法和8個候補算法。據(jù)說在今年，會最終公布哪種算法勝出。八卦一下，第二輪淘汰了“三只熊”和“特斯拉”等多種算法，“括約肌”進入了第三輪。

據(jù)NIST說，對稱算法如AES等暫不用考慮被量子破解，科普中吹噓的Grover算法其實威脅并不大。

五、量子計算機實現(xiàn)，離實現(xiàn)還很遠

量子計算的實現(xiàn)路徑很多，目前在通用計算上走得最遠的是超導和離子阱。

1）超導

IBM和谷歌領頭的超導量子計算，應該是最燒錢的方式。因為超導需要用一個大冰箱：世界上最貴的冰箱，用稀釋制冷等復雜技術把溫度搞到接近絕對零度(-273攝氏度)。

量子糾纏太容易被外界干擾了，即使在萬物蕭殺的絕對零度附近，超導量子比特的存活時間，只有微秒量級(百萬分之幾秒)。任何噪聲情況下的計算都可能產(chǎn)生錯誤，科學家經(jīng)常要用5個量子比特(qubit)來校正1個，這樣寶貴的qubit需要更多。

IBM去年發(fā)布了業(yè)界最多的127個超導 qubits的“鷹”量子處理器，按其“吹?！毙侣劯迤浯淼牧孔討B(tài)可以超過75億人身上所有的原子數(shù)。但實際上其中大多數(shù)qubits是用來作校正的，并不能完全用來模擬。

按的IBM Roadmap，每年qubits數(shù)翻一番，再過10來年可以達到可以運算Shor的百萬qubits，這就是傳說中的量子摩爾定律。

“100個qubits的冰箱有一個房間那么大，那100萬qubits需要多大的冰箱呢？”---一個傻瓜問道。

2）離子陷阱和天使粒子

通用量子計算在技術實現(xiàn)上有兩大瓶頸，一個是剛才提到過的穩(wěn)定性(噪聲和糾錯)，另外一個是可擴展性(100qubits到100萬)。

為了挑戰(zhàn)這兩大障礙，離子肼是另外一個路徑的嘗試。Honeywell和IonQ是離子肼的領頭羊。

離子肼的技術并不算新，很多原子鐘用的就是這個技術，其量子的穩(wěn)定性比超導要好得多。離子肼的另一個小優(yōu)勢是工作溫度可以超導稍微高一點點，這能省很多錢。

離子肼很好玩，用激光把鐿原子(Yb)的電子打掉變成離子(別問的我怎么做的:-)，帶正電的離子可以用四面八方的正電勢將其困在一個3D的空間內(nèi)，這就是所謂“陷阱”。

困在同一個區(qū)域陷阱里的離子易于關聯(lián)，保真度非常高，但缺點是計算速度比超導慢得多，并需要一個超級真空的環(huán)境。其量子狀態(tài)的測量也依賴于極高精度的諧振激光。

總體來看，離子肼也絕非省錢的方案，工程難度非常大，不是大公司玩不起。

在通用量子計算方案中，英特爾的硅基量子和微軟“拓撲粒子”進度更慢，似乎仍是下一代的技術。

拓撲粒子學名叫馬約拉納費米子，用它做量子比特能活100秒，抗干擾性極強，保真度比超導量子對多了4個9，簡直像天使一樣完美。

可惜，這種天使粒子一直在和人類藏貓貓。

六、量子計算應用，特定領域計算

正好在此提一下，網(wǎng)上關于量子的科普是個誤導重災區(qū)，量子計算本身并不是他們說的大規(guī)模并行計算。實際上，量子比特并不能同時出現(xiàn)多種狀態(tài)或者存儲多個狀態(tài)，它的狀態(tài)更應該理解成是一個概率，而多個量子比特不同狀態(tài)組合的概率是可以疊加的。

七、量子計算機公司基本都是以假亂真

量子計算機極其燒錢，還是那種看不到希望的燒錢，所以那些宣傳實現(xiàn)的都是模擬器，真實現(xiàn)實驗機器的就那幾家大公司和科研機構(gòu)，IBM，Google，中科院 其他的你就當他脫口秀就行了。

絕大多數(shù)機器并不讓你玩，藏在各種云后面的量子計算機很多只是模擬器。

八，量子計算機不能取代經(jīng)典計算機

倒是所有廠商都承認，量子計算絕對不會取代硅基經(jīng)典計算機，它只會被用于特定用途：那些量子算法有絕對優(yōu)勢(supremacy)的領域。