在2019年度國際消費電子展(CES)上，IBM展示了其最新的量子計算機IBM Q System One的模型。評論認為，這個量子計算機坐落在2.3米高的玻璃框架內，看起來就像是一件藝術品。儘管看起來很精緻，但它仍然是一個實驗性的設備。
量子計算機到底是什麼
如果有人問量子計算科學家：「量子計算機的秘密是什麼？」「為什麼量子計算機可以加速計算？」我認為答案是這樣的：因為量子位元不僅代表某種狀態，而且代表狀態的概率疊加。
比如著名的薛丁格貓，它實際上是一隻活貓和一隻死貓的疊加。這是一個非常特殊的狀態，因為你不能說它是一隻死貓，你不能說它是一隻活貓。但是你知道它活下來的可能性和死的可能性。這是一個非常奇怪的狀態。所以，如果你能用疊加態來表示事物的狀態：也就是說，同時表明一隻貓是死是活。如果你能這樣做，直覺告訴你你有能力並行地做。我們知道對於很多計算問題，有很多不同的解決方案。你需要仔細檢查每一個解決方案，看看哪一個對你來說是正確的答案。
現在假設你有一臺理想的並行計算機，你可以使用大量的處理器並行搜索。原則上，你可以大大加快速度。我想你可以這樣回答這個問題量子計算機的超級計算能力來自於它並行搜索的能力。正是這種量子並行性使得量子計算機如此強大。
量子計算利用量子疊加可以有效地處理經典計算科學中的許多難題。可編程量子計算是量子計算實現的重要條件。對於經典計算，用戶通常使用相同的硬體架構可以靈活地完成各種計算任務。然而，目前大多數量子計算實驗都是為運行特定的量子算法而設計的。如果要執行新的量子算法，通常需要重新配置量子計算的硬體。為了解決這一問題，提出了可編程量子計算的概念。它可以在不改變硬體的情況下實現各種量子算法，只需要配置這些量子處理器的一些參數。近年來，可編程量子計算在離子阱、超導系統和矽量子點系統中得到了廣泛的應用。然而，由於室溫固體系統中的量子位元通常面臨噪聲幹擾，其量子相干性很容易被破壞。因此，在室溫固態系統中進行可編程量子計算演示仍然是一個難題。
IBM引發的質疑聲
IBM宣稱Q System One是「世界上第一個為科學和商業用途而設計的完全集成的通用量子計算系統」，但是這是一個有問題的描述。Q System One可能是為商業用途而設計的，但它還沒有完全準備好。不是你想的哪種量子計算機。像Q System One這樣的量子計算機在很大程度上仍是實驗設備。它們在實際任務中並不比傳統計算機表現得更好(實際上，您的筆記本在實際計算中可能更強大)，而是研究工具。讓我們來看看量子設備是如何工作的。
在IBM的16位量子比特計算機向所有註冊在線用戶開放之後，包括摩根、戴姆勒、本田、三星和劍橋大學在內的企業用戶也可以使用20位量子比特計算機。這不僅可以幫助客戶探索量子計算的優勢，還可以建立一個量子計算開發人員的社區。他們將共同創造新的資源，解決任何一家公司都無法單獨解決的問題。
但量子計算的實現需要極其惡劣的環境，如量子比特可以容納特殊加固裝置，保持在絕對零度(273.15°C)冷卻設備，幫助抵抗幹擾和讀取數據的電子設備等等。所以它把大部分時間花在一個秘密的「秘密基地」。
在一瞥IBM的獨立量子計算機的計算能力時，外國媒體質疑其目前的性能是否「不如我們經常使用的輕薄便攜筆記本電腦」。儘管如此，它還是引起了轟動，證明量子計算機可以超越實驗室環境，讓公眾的想像思維活起來。
近年來，隨著摩爾定律的失敗和傳統晶片的緩慢發展，晶片巨頭英特爾被指責為「擠牙膏」，要求量子計算取代傳統晶片的呼聲越來越高。國外科技巨頭谷歌和微軟也紛紛進入遊戲，先後發布了72款量子處理器和量子計算程式語言。
中國量子計算機迎頭趕上
2月6日，中國農曆新年的第二天，來自中國科技大學的杜江峰團隊首次實現了常溫常壓可編程量子處理器。國際學術期刊《NJP量子信息》最近也發表了研究結果。
杜江峰課題組首次將金剛石中的電子自旋和核自旋作為兩個量子比特系統實現了室溫固態自旋可編程量子處理器。研究人員使用綠色雷射脈衝初始化和讀取量子處理器，並用一系列高精度微波和射頻脈衝執行量子算法。他們設計了一類普通的適度子電路，將一系列量子算法的執行轉換成相應微波和射頻脈衝的幅值和相位參數
此外，2018年12月18日，來自本源量子的測控一體機和本源的兩款量子計算晶片在展會上展出。近日，位於中國科技大學的中國科學院量子信息重點實驗室正忙於量子晶片的調試工作。本源量子測控一體機是我國自行研製的第一套量子計算機控制系統，其研製成功是走向量子計算機的重要一步。
在紀錄片《創新中國》中，也記錄了中國科學家潘建偉和他的團隊在上海量子信息與量子技術研究所進行量子計算機研究的過程，並分享了與比爾·蓋茨交流的經驗。在此之前，潘建偉帶領團隊在量子通信領域實現了中國從追隨者到領導者的裡程碑式的進步。
然而，儘管中國在量子計算領域取得了如此大的進步和成就，但與國際頂級研究成果仍有很大差距。即使拋開IBM正在展示的獨立量子計算機不談，大型計算機所能產生的計算能力也存在顯著差異。
中國科學院，中國科學院，量子信息重點實驗室主任郭郭光燦中國在20,深圳高科技論壇演講，仍然是「世界上領先，以及相干時間提到100微秒，現在他們有10幾位，我們在國內超導量子計算機已經遠遠落後國際。」
雖然IBM已經為量子計算的商業化應用打開了一個缺口，但是量子計算機的高性能計算在國內外仍然是一個難題，更是普通人難以企及的。但世界各地的研究人員仍在努力尋找技術未來的關鍵，並把握一個未來的可能性。
把量子計算還給更多人，還給未來，還給有情眾生——這可能是真正的量子霸權：科學可以在恐懼和不確定性面前決定未來的霸權。
量子階梯也許並不像看上去那麼遙遠，世界技術領域新戰場獲取從這裡開啟，誰能這個領域的超級玩家，非常值得期待。