问题描述 量子计算机是基于量子力学原理构建的计算机，计算速度是其显著的优点。 近来，中科大潘建伟团队成功构建了量子计算机“九章”，能够对“高斯波色采样”进行快速的求解，具有重要的意义；本推文对相关的资料进行归纳汇总~ 上图展示了量子计算机潜在的应用场景：图a表述量子计算机在人工智能领域潜在的应用 ：2019年在Nature上看到量子计算与支持向量机之间的关联，前期推文进行了相关的整理量子机器学习；图b表述量子计算机在密码学领域潜在的应用；图c表述量子计算机在新材料研发领域潜在的应用：谷歌采用12 附录：相关思考 附1、量子计算机的发展历程？ 知道什么是量子计算，知道什么是计算机，然而什么是量子计算机呢，其发展历程主要是什么样子的~ 附2、量子计算机研究现状？ 量子计算机目前正处于试错阶段，目前主流的技术路径有超导、半导、离子陷、光学以及量子拓扑五个方向，每种方向都有相应的优势与弊端； 图a~b表述为谷歌在量子计算机方面的研究成果；图c~d表述为中科大在量子计算机方面的研究成果
当前，人们普遍认为量子计算机尚未做好实际应用的准备，且实现实用化仍需时日。本文将首先介绍量子计算机编程的一些基本原理，并解开误解。 然后介绍一些免费的开源软件，如IBM的QISKit以及量子机器学习软件PennyLane。本文还将解释如何在IBM云的量子计算机上运行程序。 在后续文章中，还将会讨论机器学习中的一些应用程序，这些应用程序可供任何人或感兴趣的人使用。 什么是量子计算机？ 首先来谈一下量子计算技术及其前景。 量子计算机旨在将量子力学行为“问题”作为处理信息的计算优势，其处理方式与在手机和笔记本电脑中常用二进制（1和0）处理方式完全不同。 可把量子计算机看作专用集成电路（ASIC），虽然形容不够准确，但是足以用于解释。将量子计算机当作一种特殊的计算机芯片，旨在比标准硅芯片更高效地执行特定计算。
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包括五子棋（或gomoku）和围棋（或go）的可扩展的棋盘游戏都被推广到可以在量子计算机上或通过量子计算机来玩。 我们采用三个原则来概括：前两个是确保游戏与量子计算机兼容，第三个是确保标准的经典游戏是特例。我们演示了如何构建基本的量子移动并使用它们来设置量子游戏。 玩量子化游戏有三种不同的方案：一台量子计算机与另一台量子计算机（QwQ），两台传统计算机在一台量子计算机上相互游戏（CQC），和一台传统计算机与另一台传统计算机（CwC）。 我们用五子棋和围棋的比赛来说明这些结果。 量子计算机棋盘游戏.pdf
量子芯：位于圣芭芭拉的加州大学为研制量子位这一设备而开发的技术将用来在谷歌研制实用的量子计算机。 谷歌即将着手设计与制造用于量子计算机的硬件，这种机器可以利用量子物理学来解决传统计算机用数百万年才能解决的问题。 对于特定问题，量子计算机会远快于现有的任何计算机。这是因为，一同运行的量子位可以利用量子力学的奇怪特性迅速地抛弃某个解的错误路径并追踪导向正确路径。但量子位却难以使用，这是因为量子态非常微妙。 在2011年发布的的研究也表明，D-Wave的计算机芯片包含量子计算所需要的正确的量子物理学。但其是否以必要的方式利用这一量子物理学来释放量子计算机所承诺的加速，却缺乏依据。 可以根据手头的问题配置较大的这种量子位系统，从而运行几乎所有算法，就像传统计算机一样。为了达到实用效果，可能需要数以万计甚至更多的量子位来建造量子计算机。
瑞典量子计算机是由超导量子比特构成的，微芯片上的电子线路可以承载单光子的量子态。将许多量子连接起来比较容易，但是控制量子态和错误就很困难了。 研究人员已经学会控制单一的量子系统，比如单个的原子、电子和光子，这为全新技术的可能打开了大门，表明极速计算机、防截听通信和超敏感测量方法即将实现。 该计划的重点关注超导线路的量子计算机工程。 量子计算机的最小组成部分——量子比特——基于与当今计算机完全不同的原理，从而使量子计算机能够使用相对较少的量子比特处理大量数据。 Per Delsing “我们的目标是建造一台至少包含一百个量子比特的量子计算机。 它将具有比当今最好的超级计算机更强大的计算能力，例如，可以用来解决优化问题、高级机器学习以及对分子属性的大量计算。” 量子技术成了当今风靡全球的“网红”。
我这几天在看消息时，发现一位网友提出“量子计算机的出现可能会对比特币及虚拟货币有很大影响"。正好今天可以跟着我了解一下啦! 量子2.png 先简单的说一下什么是量子计算机，它是一种全新量子理论的计算机，根据量子力学的规律进行 高速数学和逻辑运算，是一个存储及处理量子信息的物理装置。 之前谷歌就指出量子计算机相比于目前的计算机具有碾压性的优势，据谷歌研究人员称，谷歌的处理器能够在 3分钟内，完成目前全球排名第一的超级计算机 Summit 需要一万年才能完成的计算量子理论的计算机。 量子.jpg 不过按照情况发展来看现阶段大家是不用担心滴，即未来通用的量子计算机大规模出现，比特币也不一定有威胁。 随着科技的不断发展就算未来出现量子计算机破解了SHA256的算法，那比特这边肯定也会知晓相应的出现更多的加密算法。
策划&撰写：温暖 9月19日，IBM官方宣布将在纽约州波基普西开设新的量子计算中心，作为量子计算机的数据中心。 不仅如此，其还表示将于今年10月中旬向IBM Q Network客户提供53量子位量子计算机，据悉该计算机是迄今为止可供外部使用的最大通用量子计算机。 据了解，IBM将为这台量子计算机配备5台20量子位的量子计算机，11月将再增长4台，量子计算机95%的计算能力主要用于为用户提供服务。 吉尔表示：“自从2016年我们把第一台量子计算机放在云端以来，我们的目标是将量子计算从孤立的实验室转移到数万用户手中。” 传统计算机使用位或者二进制数来存储信息，量子计算机的不同在于可以采用广泛的中间值，这极大地增强了它们潜在的能力，也就是说每个额外的量子位都会指数级地提升计算能力，但这也会破坏计算机的稳定性，这是量子工程师需要解决的难题
NIST量子计算实验中使用的离子陷阱（Ion trap），通过用两种不同种类离子形成的量子比特进行逻辑运算。 即使纠缠粒子之间的距离有几个星系那么远，它们的量子属性仍然相连（linked）。纠缠粒子将会成为未来量子计算机的基本模块（building blocks）。 虽然这是非常重要的一个进展，但真正建立起一台使用这种纠缠量子的量子计算机仍然是一个让人望而生畏的任务。 “我们迈出了稚嫩的第一步……未来的量子计算机将会需要更多的量子比特，数量可能上百，”来自NIST的Tan说道。 在这种量子计算机里，有两种可能的方法来连接量子比特：一个巨大到包含了整台计算机的保罗陷阱，或是运用“飞行量子比特”（flying quibite）。
一、前言 ---- 在科学技术浪潮不断更迭发展的今天，我们再次讨论计算机，已经需要将计算机分为经典计算机和量子计算机了。经典计算机就是我们现在常规意义上的计算机，基于冯·诺依曼体系架构。 而量子计算机就是解决这种问题的，使用量子计算机直接就可以秒算出今天需要超级计算机计算数天甚至数月的这类问题。 二、经典计算机的极限就是量子计算机的起点 ---- 经典计算机其实是基于硅计算的一种计算机，其中，基于硅计算的计算机受限于摩尔定律的预测。 三、量子计算机和物理实现示例介绍 ---- 量子计算机的研究之所以开始，是因为量子计算机可以处理与经经典的基于硅的计算机不同的量子问题。 量子计算机的量子比特操作就像经典计算中的逻辑门一样，但比经典计算机要复杂得多。和经典计算机一样，量子计算机针对量子比特操作也设置了相应的量子门。
不过也有很多研究人员认为D-Wave采用的并不是纯正的量子计算原理，也因此并未得到整个行业的全面认可。 根据量子力学的原则，量子计算机操作一些在物理上非常细小的东西，例如电子和光子。 在经典计算机上，用晶体管存储一“位”信息，晶体管的开关状态分别表示0和1，而在量子计算机上，得益于叠加原理，信息在量子系统中可以同时存在两种状态，所以一个量子位上能同时存储0和1，因此可以实现更为高速的计算 而这一次，他们保证使用的是足够纯正的量子计算原理。 可以说该成就是实现全尺寸量子计算机道路上的重要里程碑，为硅量子计算机的实现提供了最基本的“积木”。 Andrew Dzurak说：“这使得量子计算机的制造变得更加可行，因为它是基于现在计算机行业正在使用的技术。” 据该校的博客称他们已经取得这些技术的专利，并且“正在寻求合适的行业合作伙伴。” 并有望在一到两年内开始量子计算器件的商业化进程。 看起来我们量子计算的梦想似乎已经实现了，也许几年之后，我们的手机的处理性能就会比现在的天河超级计算机更加强大了。
如果量子芯片是“大脑”，那么量子计算机控制系统就类似于“骨干”。 策划&撰写：巫盼 在量子计算方面，国内这几年的研究一直走的比较快。 6日，首款国产量子计算机控制系统OriginQ Quantum AIO在合肥诞生，该系统由本源量子开发，意味着我国的量子计算发展又向前走了一步。 如果量子芯片是“大脑”，那么量子计算机控制系统就类似于“骨干”，之前，绝大多数量子计算机研发团队都是采用的传统科学仪器搭建控制系统，成本高、兼容性差、功能冗杂。 所以此次研发的量子计算机控制系统就能高效地解决这些问题，本源量子测控一体机可将所有量子计算控制系统的功能，集成在一台能够完整实现对量子芯片控制的机器内。 它可以提供量子芯片运行所需的关键信息，能够处理量子芯片传回的信息，执行对量子计算机程序的编译等等。 本源量子的董事长孔伟成表示，计划在未来三年左右推出具有30位量子比特位数的量子计算机原型机。 ?
最近几年，量子计算是一个相当热门的话题，在中国科学院院士、量子计算专家、图灵奖获得者姚期智看来，我们已经来到了量子计算机诞生的“最后一里路”，但这最后一段距离将极为艰难。 以下为姚期智院士演讲全文： 在学术期刊、普通的报纸杂志上，量子计算都是一个相当热门的话题，那到底量子计算是什么？为什么量子计算能比经典的计算机快那么多，对大多数人来讲，仍然还很神秘。 在我的演讲里面，我们想要回答两个一般人最想问的问题： 第一，量子计算为什么是一个革命性的计算原理，它和经典计算机的区别到底在哪里？它为什么会这么快？ 第二，量子计算机什么时候会出现？ 我们现在先谈量子计算机为什么和传统计算机完全不一样。 如果有一天要做一个钻石量子计算机，像钻石量子计算机又赏心悦目又有面子，你可以放在你的桌子上。 另外，我们还做一些拓扑的量子计算，这项工作对纠错特别重要。
量子计算机对于过去的人而言听起来就像是遥远的神话，但现在人们普遍认为在5到30年内它就将成为现实。 Shor的算法 计算机难以短时计算出结果这一神话在1994年被打破，当时AT&T的研究人员Peter Shor提出了一种理论，他认为未来的量子计算机会具有破解算法的能力。 在普通计算机中，信息以比特的形式存储。比特存在两种状态中的一种，即0或者1，而计算机的计算能力与比特数量相称。但是在量子计算机中，数据是用量子位方式存储的，数据存储格式既可以是0也可以是1。 由于大量的量子位，使得其中可以存在大量可能的组合形式和可能的个体状态。因此随着量子位数量的上升，量子计算机的计算能力会以指数级的方式增长。 基于此，量子计算机比普通计算机会具有更强的运算能力。 于是一瞬间，人们对量子计算机的兴趣一下子燃烧了起来。随着Shor的算法揭示出了量子计算机高级的运算能力后，世界范围内的研究人员争相进行研究，试图找出破译的方式。
听到“量子计算”这个名字，就感觉是电子科技的高端领域。以最直白的方式表达，量子计算的核心就是计算速度相较传统晶体管计算机的大幅跃升。 还没准备好迎接量子攻击 量子计算的本质说起来并不复杂，它相较我们平常在用的计算机主要是底层用来表达1、0数据的最基本物理层面的差异。 这就让量子比特包含的信息，比传统的经典比特要多得多——这其实就是量子计算机计算能力远高于传统计算机的原因。 如果上面这段看不懂也没关系，总之就是量子计算机的计算能力强得多。 科学家和工程师都很渴望打造完全形态的量子计算机，因为其并行计算能力、解决更复杂的计算问题都彪悍得多。所以全球各国都在着力量子科学和技术的开发。 ? “近两年已经有不少针对量子计算机的研究了，从大型计算机公司再到政府，都希望他们的加密算法能够抵御量子计算（quantum resistant）。
」代替量子比特解决困扰经典计算机的整数分解问题。 作者表示，这种「概率计算机」可以解决一些通常认为需要依靠量子计算机解决的问题，但建造的条件没有那么苛刻（可在室温下运行），因此实现起来可能更加容易，他们还将「概率比特」称为「穷人的量子比特」。 许多评论者指出，如果工程人员能够设计出实用的量子计算机，人类的计算方式将发生结构式转变。 但是，这一断言有个重要的「如果」。 从理论上来说，量子计算机前景广阔，但建造一台实用的量子计算机需要克服巨大的困难。一些怀疑者甚至认为，由于技术难度过大，人们可能无法在可预见的未来建造出一台通用量子计算机。 「概率比特」是基于量子比特（qubit）起的一个名字。费曼曾将这种这种概率计算机视为他所展望的量子计算机的一种对比。因此，我们问了自己一个问题：怎么才能造一个出来？
中科院宣布：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。 5月3日，科技界迎来了一则重磅消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。 量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。曾有人打过一个比方：如果现在传统计算机的速度是自行车，量子计算机的速度就好比飞机。 例如，一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力可超过目前最快的“神威·太湖之光”超级计算机。 多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。 在光量子计算方面，潘建伟、陆朝阳等利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，并通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。 潘建伟说，这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。5月2日，该研究成果以长文的形式在线发表于《自然光子学》。
这个新类型的放大器提高了电信号，并能用于研究星象、星系和黑洞的各个方面，进而探索量子世界并研发量子计算机。 自从20世纪80年代以来，研究人员一直致力于研发量子计算机。 由于谷歌量子计算机运作的特点——广为人知的量子退火算法，所以谷歌量子计算机的即时应用是关于一类称为优化问题（optimization problems）的问题。 一些挑战 这里有一个小问题：量子计算机是“臭名昭著的难驯服的野兽”。有了量子计算机，你就要处理量子比特（qubits），而非数字比特。 不像数字比特是二元的（1或者0），一个量子比特可以是任何一方，还可以包含两者。这意味着，为了正确地为量子计算机编程，你要处理量子计算机所预测的粒子的违背常理的性质。 这是因为数字电脑被强制在谷歌自己的规定下，来与量子计算机竞赛，这就意味着它不得不使用量子计算机也在用的相同算法——并且这个算法已经精心的适配了量子世界的特质。
一个普遍的误解是，量子计算机尚未准备好进行市场应用，并且该技术还需要很多年才能使用。在本文中，我们将介绍对量子计算机进行编程的一些基本原理， 并消除这种误解。 在后续文章中，我们将讨论一些应用到机器学习中的程序，这些应用程序可供有好奇心的人使用。 ? 什么是量子计算机？ 首先，让我们谈谈量子计算以及你能从这项技术中期待什么。 在构造具有如此小特征的计算机芯片时，我们遇到的困难是电子和原子的量子行为。 量子计算旨在将这种量子力学的“问题”作为一种计算优势，通过使用它，来以不同于我们的手机和笔记本电脑中通常的二进制1和0的方式来处理信息。 量子计算机的一种有用方式是作为ASIC (专用集成电路)，这不是确切的，但却不是一个坏的类比。将其视为一种特殊的计算机芯片，以能够比标准硅芯片更有效地执行特定类型的计算。
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