量子计算百年风云史 “量子比特”何时统治世界？

g-QAP问题上，普通单核桌面处理器的速度最多是D-Wave的1.2万倍，在处理Prog-QUBO问题上，前者最多是后者的160倍。

　　实际上，D-Wave对自己的机器有着清晰的界定：

　　这台机器并非通用量子计算机，仅仅只用运行优化算法；

　　这台机器的量子比特是有噪的，在容错阈值之下是无法运行的；

　　并没有大规模的量子纠缠；

　　一些良好调整的经典优化算法有时能超过D-Wave Two。

　　D-Wave 2X 量子计算机。 （Photo by Stephen Lam/Reuters）

　　在不断的争议和批评中，D-Wave在2015年发布了他们基于"喀迈拉图"（chimera graph）架构的新一代1152位（实际上并没达到）量子计算机系统 D-Wave 2X。

　　一年之后，IBM推出了自己的5位量子计算机处理器，而正如它始终强调而D-Wave 欠缺的那样，这是一台通用量子计算机，尽管蓝色巨人已经显出倾颓迹象，但是它依然给自己的量子计算列出了未来10年周期的开发计划——在之后10年里开发出50~100位的量子计算机。IBM研究院总监阿尔文德·克里希纳（Arvind Krishna）这样说道：

　　"量子计算机和今天的计算机非常不一样，不只是因为样子或什么做成的，更重要的在于量子计算机能做的事情。"

　　未来将至

　　在D-Wave的一份官方PPT中，公司的CTO乔迪·洛斯（Geordie Rose）认为，量子计算机最具颠覆性和吸引力的就是在分子维度上模拟自然，它在制药、化工还有生物科技等领域都有着广阔的应用，由此，量子计算可以撬动涵盖上述3个总价值3.1万亿美元的市场。

　　这是10年前他在斯坦福大学演讲时的期许。

　　回顾历史，在麦克斯韦的19世纪，电磁物理推动了电力的发展，使得人类社会的文明程度上升到前所未有的地步，毫无疑问推动了工业和商业的进步。回首过去一百多年，战争结束后，包括太空探索、计算机、核能开发等技术革命几乎都与量子力学有关，而这些技术最终也无一例外地反过来促进了民用和商业。

　　量子计算研究的成熟和繁荣也毫无疑问地有着这样的效应。

　　早在2002年，就有了第一家从事量子钥分配的商业公司ID Quantique，10多年后，黑莓创始人迈克·拉扎里德斯（Mike Lazaridis）成立了1亿美元的风投基金投资量子计算，下一年，英国政府宣布投入2.7亿英镑来支持量子技术的研究和商业化。

　　现在，量子计算应用最深入、最具现实性的领域毫无疑问地是在通信方面。

　　早在1970年，斯蒂芬·威斯纳就提出了"量子钱"（quantum money）的概念，最早利用量子的测不准性来进行加密，直到1983年这一设想才得以以论文的形式公诸于世，在威斯纳思路的启示下，BB84协议问世。

　　量子通信的基本原理是这样的，收发双方的信息内容是可以被编译成光子偏振的，信息发送者利用随机偏振发送信息，接受信息者发现并记录下信息。然后，发送者在公频告知接受者偏振频率，两者按照正确的偏振比对选择的信息部分。如果在信息收发过程中有窃听者并试图转发信息的话，那么倾听者有一半的机会获得正确的信息。

　　由于接受者获得的信息中有一半是错误的，他可以在公频中将这些错误信息和发送者选取随机信息对比，然后重复收到错误、对比的过程，直至得出正确的完整信息。也就是说，在整个信息收发过程中，要做到隐瞒收发双方窃听信息是不可能实现的。

　　正是基于上述的原理，量子通信可以最大限度地保证用户的隐私和信息安全，也正因为这样，量子通信在国家信息安全层面有着越来越迫切的现实需求，从根本上来说，这也是包括中国、美国及欧洲纷纷跟进的原因。

　　1992年，本内特和威斯纳共同提出了超密编码协议（super-dense coding protocol），利用一个无噪缠绕比特信道和一个无噪量子比特信道模拟出了两个无噪经典比特信道，次年，本内特等六人发表的论文提出了隐形传态协议（teleportation protocol），利用两个经典比特信道和一个缠绕比特实现了一个量子比特的传输。

　　这两个协议的提出奠定了整个量子信息理论的基础，向我们展示了经典通信源和量子通信源结合、有噪通信源和无噪通信源结合的可能性。在随后20多年的时间里，量子通信开始受到各国的重视并快速进入应用阶段。

　　1993年，英国率先在10公里的光纤中实现了量子密钥分发，4年之后，洛斯阿拉莫斯国家实验室创记录地在48公里的地下光纤完成了量子密码本的传输，1999年，日本和瑞典合作完成了40公里光纤的量子密码通信。

　　中国在量子通信领域发表的论文遥遥领先于其他国家地区 （来源：博客）

2000年，中国在850纳米的单模光纤中完成了1.1公里的量子密码通信演示