Nature：量子计算机（上）

当今世界上什么科学技术领域会引领时代发展？数学计算机科学家会说是神经网络，深度学习相关的人工智能；医学家和生物学家会说是和基因蛋白相关的分子生物技术；化学家会说是微光机电相关的纳米材料技术；物理学家则会说是量子通信计算相关的量子信息学。本期Nature发表了一篇名为’可编程双qubit量子处理器’的文章。就此，我想系统性介绍一下量子计算机领域的前沿进展。

说量子计算为科学前沿一点不为过。当今科学界面临的一个大难题就是摩尔定律渐趋失效。以往每18个月提升一倍的电脑计算能力将不再发生。现在的处理器加工工艺已经将每层半导体做到20个原子，当我们再想通过有效利用原子做计算时，所能进展的空间已经所剩无几。而且几年后当我们把半导体层做到几个原子时，你可知芯片已经进入了量子世界。 今天我们已经处在后半导体时代，对于未来，专家一致看好‘量子计算机将成为新时代的主角’。也正是这个原因，各大科技巨头，无论是否有硬件功底，争相投资于量子计算机的研究。目前，Google和IBM专注于superconducting qubit技术研发；Microsoft致力于搞topological qubit，而硬件巨头Intel则基于传统半导体工艺，主推量子点qubit技术。

接下来我们将做三个视频分别讲解单原子qubit，双qubit逻辑门，以及可编程双qubit处理器的工作原理，计算原理以及Si基底量子点电路的加工工艺。传统数字电路告诉我们，当你可以实现AND和NOT两个操作时，那么任意复杂运算(从加减乘除，到傅里叶变换，到AI程序)将都可以在此基础上实现。量子计算理论也告诉我们，当one qubit gate 和 two qubit CNOT(controlled NOT) 实现后，量子计算将会畅行无阻。未来的计算机是个什么样子，你难道不想知道吗？不妨看看接下来有关量子计算机的视频。