任何产品从发明到普及，都需要一个漫长的过程

量子计算机，注定是一个改变世界的发明，最大的高点就是其极快的速度，我国最新的量子计算机“九章”比现在最快的超级计算机要快100万亿一倍，这是什么概念？就是用现在的超级计算机需要上亿年才能完成的工作，用量子计算机只要一秒钟就搞定了。

是不是觉得非常可怕，佛法中说的“纳须弥入芥子”也不过如此，科技可以把人类以前寄托于神佛的事情变成了现实，就是这么神奇。

但是，虽然量子计算机的计算速度这么快，但是现在也只能在实验室的运行，而要成为现实还需要漫长的时间，所以大家千万不要激动，事情并不是大家想像的那么美好，一切还只是开始。要让大家了解其中的原理，科普就显得很重要。

为了能让更多的人客观的看待量子计算机，而不是去神话它，红蚂蚁特意请教计算机专家何老师，学习有关量子计算机的知识。

深圳的冬天一点都不冷，太阳把整个大学城照得特别的温暖，特别是坐在室内晒着窗外的阳光，热得忍不住脱下了外套。

心情愉悦，才能聊得更加愉快，红蚂蚁向何老师开始此次的请教。

红蚂蚁：何老师，您好，不好意思，打扰您周末的休息时间，今天来向您请教一些有关量子计算机的问题。

最近因为“九章”的问世，大家对量子计算机的兴趣很高，但是我发现自己对量子计算机所知甚少，相信用很多粉丝也有这样的感觉，今天，请何老师为我们科普一下。

何老师：爱学习的学生，老师都会很喜欢，再说我现在退休了，也比较闲，你能和我来交流，我觉得很开心的，对量子计算机的理解，我也不是很深，我国真正的量子计算机专家是潘建伟教授，我们把今天就当成一次平常的交流吧。

红蚂蚁：老师太谦虚了，先给我们讲讲量子计算机的原理吧？

何老师：量子计算机的基本操作是量子比特，和经典计算机的比特不同，另外，量子计算机的优越性来自量子力学的三大奥义：叠加，测量和纠缠。

人们可以根据一些特定的问题设计出量子算法，比如破解某些异常复杂的密码，在这些应用中量子算法的速度能远超经典计算机。

红蚂蚁：我们现在所接受到的量子计算机知识一般都是软件层面的，比如它的算法，它的速度，但是量子计算机的硬件到底是什么呢？

何老师：你是学计算机专业的吧？

红蚂蚁：不算计算机专业，学过一些比较浅显的计算机知识，比如一些基本原理，但是没有涉及到量子计算机。

何老师：如果学过计算机科学的人就知道，制造计算机可以利用到多种物理体系，比如最早是用电子管来制造计算机，后来发展到晶体管，现在我们用的是集成电路，最早的计算机还是机械式的，这是经典计算机的物理体系。

量子计算机也是一样会面临用什么物理体系来实现的问题，其实也没有一个标准问题，看起来什么都可以。比如有人提议用介子，夸克来做量子计算机，但是介子，夸克实在是太小，比质子和中子都还小，不好控制。

还有人说用黑洞来做量子计算机，但是黑洞又太大了，也有科学家说整个宇宙就是一台量子计算机。当然这些都只能是说法，是不能落地实现的。因为做找到一个能制造量子计算机的物理体系，必须满足四个条件。

红蚂蚁：请问是哪四个条件？

何老师：这四个条件就是、

1、可以表示量子比特

2、可以把量子比特制备到特定的初始状态

3、可以按人们的意愿来进行变换

4、输出状态可以测量。

不过在经典计算机中，这些条件看起来非常正常，很容易同时满足，但是对于量子计算机来说，同时满足比较困难，而且这里面的条件有些还会互相矛盾，所以实用的量子计算机一直到现在还没有被制造出来，只能在实验室里用来做某种测试或演示。

红蚂蚁：现在网上如果爆出量子计算机的消息，就发产生一些议论，甚至有人说是一个骗局，是不是就是因为这个原因呢？

何老师：大部分情况是的，其实量子计算机，也只是一个名称而已，并没有一个明确的界定标准，达到了就算，达不到就不算，毕竟量子计算机还在探索阶段，任何一个事物的出现，都会有一个完善的过程，不可能一提出这个概念，马上就会有一个成品拿出来，科学是在逐渐进步的。能满足我刚才说的四个条件的量子机算机方案还是有的，但是不会很多。

红蚂蚁：目前能用来制造量子计算机，同时又能满足您说的四个条件的有多少？

何老师：不多，基本就剩下光学，离子阱，超导电路，核磁共振，金刚石色心和冷原子这几种。2015年，科大潘建伟团队实现了量子计算机的一个里程碑，在运算速度上超越了经典计算机，他们是使用了光学这个物理体系来完成的。但是这里面有两点大家要搞明白：首先超越的是1946年发明的电子计算机，而不是现在的电子计算机，另外他们做的运算不是我们所理解的运算，而是一个叫波色值取样的事情。

一定要明白，量子计算机在现阶段，只是处理某些特定的问题有优势 ，也不是任何问题都有优势。所以，看到量子计算机新闻的时候，一定要知道处理的什么问题，而不是像有些人问用量子计算机来吃鸡会不会卡这种问题，这就是内行和外行的区别。

红蚂蚁：不是老师您解释，我还真不知道量子计算机和电子计算机原来还有这么多区别，我想很多朋友和我也是差不多，听了您的解释之后才能理解，那谷歌实现量子霸权又是咋回事呢？

何老师：谷歌实现量子霸权是量子计算机的又一个里程碑，量子霸权，也就是说量子计算机有了超越任何经典计算机的能力，后来因为“霸权” 这两个字让人听了不舒服，所以现在流行叫做“量子优越性”，意思差不多的。

谷歌实现量子霸权利的物理体系和潘建伟团队的光学不同，是用的超导电路，处理的问题是随机线路取样。这台量子计算机的名字叫做“悬铃木”，包含了53个量子比特，本来是54个的，后来坏了一个，只剩下53个，悬铃木花了200秒的时候，完成了对一个量子线路取样100万次，而这个任务如果让经典计算机来完成，需要1万年，所以得到悬铃木是经典计算机速度的10亿倍。

不过这个成果公布之后，马上就受到了IBM科学家的质疑，因为谷歌用来测试的算法只用到了内存，而没有把计算机一个重要设备硬盘加上去，如果把一部分数据放在硬盘上，再把算法优化一下，这1万年的时间马上就能缩减到两天半，量子计算机的速度也就是只有经典计算机的1000倍了，不过总是超越了，具体多少倍，不影响量子计算机的优势，科学有时就是这么神奇。

红蚂蚁：那咱们国家的"九章”有什么样的具体意义么？

何老师：首先，“九章”是继谷歌的“悬铃木”之后量子计算机的又一个里程碑，虽然说是在以前的基础上发展起来的，但是在技术上取得了许多突破，所以这个成果的意义重大。

他们不仅有国际上唯一同时具备高效率，高全同性，极高亮度和大规模扩展能力的量子光源，而且还有最大规模的干涉技术，达到100*100，同时还能做到全联通，随机矩阵，相位稳定，波包重包好大于99.5%，通过率高大于98%的水平。

除了这些，还有极高的精密操控技术，能够保证在两米的自由空间，加20米光纤的过程中，抖动不超过25纳米，相当于100公里的距离的误差小于一根头发丝，可以说比嫦娥5号的落地准确度还要准。这次“九章”得到的结果是比目前最快的超算还要快100万亿倍。

不过，这只是一个阶段性的成果，如果要让量子计算机不只有演示功能，而要具有实用价值 ，达到可编程能通用的状态，可能还需要10年，20年甚至更漫长的时间。

所以一个改变人类的科研项目，不是那么容易就付诸现实的，需要一代又一代的科学家的探索，不断的发明创造和完善。

红蚂蚁：感谢何老师，今天获益非浅，让我对量子计算机的了解又深了一层，分享给网上的朋友们，他们也一定会喜欢的。

何老师：不客气，现在网上的知识很多，但是很乱，做一些科普也很必要，你有什么需要了解的，随时欢迎。

这是一个知识爆炸的时代，也是一个浮躁的时代，很多人对任何事情都想马上看到结果，不然就说人家是假科学，骗子之类的，其实科学哪里能像泡面一样，那么简单就能呈现在大家的面前，每一个重要的成果，都是科研人家花了多多的日日夜夜才研究出来的，有时候甚至需要几代人的时间。像我国的“北斗”就是无数科学家花了几十年才完成的。

很多产品刚研发出来的时候，因为一些原因会有或多或少的缺陷，我们应该以一种包容的态度去看待，如果不满意可以不选择，但是请不要攻击，最好能多给一些鼓励。