十多年以来研究人员一直在研究量子计算，希望开发出超小型、超强大的计算机。虽然围绕量子计算有许多激动人心的事情，但是，一些重大障碍让人们对于量子计算是否会走出实验室提出了疑问。

　　首先，量子计算是什么?一个简单的定义是量子计算机使用量子信息位(qubits)编码信息。然而，与使用0或者1的数位的基于芯片的计算机不同，量子信息位能够同时以多种形态存在?；痪浠八?，量子信息位是一个还没有确定它是0或者是1的一个信息位。

　　在理论上，这意味着量子系统能够同时处理计算，实际上就是真正的并行系统。

　　弗吉尼亚州大学试验原子、分子和光学物理教授奥利维尔·普菲斯特(Olivier Pfister)称，量子算法能够成倍提高计算速度，对于数据库搜索、方式识别、解决复杂的算术问题和破解加密协议是非常有用的。

　　普菲斯特补充说，取得成功的障碍太多：第一个障碍是伸缩性，你如何制造一个拥有庞大数量量子信息位的系统;第二个障碍更麻烦，你如何克服“脱散”，也就是当量子信息位与环境交互时发生的量子状态的随机变化。

　　第一个障碍很明显：量子系统是微小的。这个难题是获得原子级的精细水平的控制，对数千个原子进行控制。到目前为止，这一项仅进行到了对相当于10个原子的控制。

　　普菲斯特称，我在光学领域的工作已经展示了对相当于60个量子信息位的良好控制。我们把60个量子信息位称作“Qmodes”，并且有可能扩展到数千个“Qmodes”。每一个Qmode是一种电磁场得独特的颜色。但是，要开发一台量子计算机需要成百上千个“Qmodes”。

　　脱散是一个更讨厌的问题。不列颠哥伦比亚大学理论物理、物理和天文学太平洋研究所所长菲利普·斯坦普(Philip Stamp)说，在我们学会如果控制脱三之前，世界上所有的算法或者方式都不会生产出量子计算机。

　　在量子研究的早期阶段，计算机科学家使用传统的纠错方式设法缓解脱散的影响。但是，斯坦普说，这些方法对于量子领域都是不适用的。把纠错方法作为处理脱散问题的万灵药的说法需要重新进行评估。

　　据斯坦普称，围绕这个领域正在进行许多的试验。研究人员称，他们已经制造出量子信息处理设备。但是，当问到多个量子信息位系统的脱散问题时，这些说法许多都瓦解了。

　　到目前为止，大多数高级的量子计算都是在“离子阱”系统中实施的，最多有8个纠缠在一起的量子信息位。但是，物理学家认为，这个领域的长远的未来在于固态计算，也就是说，在于使用固态电子制造的处理器(或者所有的电子设备看起来更像正常的微处理器)，而不是原子微粒。到目前为止使用固态量子信息位一直是不可能的，因为量子信息位存在的时间只有十亿分之一秒。现在，这些量子信息位能够存在一百万分之一秒，延长了1000倍，足以运行简单的算法。

　　量子辩论

　　位于温哥华的D-Wave Systems公司的一个研究人员小组在科学杂志自然国际周刊发表的最近的研究结果显示磁性分子量子信息位的脱散非常低。D-Wave应用一种名为量子退火的技术，为量子处理器提供计算模式。

　　伯明翰大学物理学博士、试验物理学家和量子计算机程序员苏珊妮·吉尔德特(Suzanne Gildert)目前在D-Wave Systems公司工作。她说，采用量子退火，脱散不再是一个问题。

　　据吉尔德特称，D-Wave使用自然量子计算建造自己的量子计算机。这与过去提出的方案不同。一些量子计算方案设法利用正常计算的思路，如逻辑运算，制造量子版本的正常计算。这是非常困难的。制造量子版本的计算操作是一个非常复杂的过程。这就像把一个铅笔一端放在一个木块上，然后来回移动这个木块并且设法保持铅笔的平衡。这几乎是不可能的。你必须一直保持这个铅笔处于直立的状态。当铅笔倒下来的时候，脱散就发生了。

　　吉尔德特称，在我们的NQC方法中，这个方法更有伸缩性和更强大，我们让铅笔平躺在木块上，然后来回移动木块。我们通过允许铅笔以它需要的方式滚动来进行计算，而不是要求铅笔保持在一个不同寻常的状态。因此，我们没有信息位脱散这样的问题，因为我们让系统处在自然的状态(这是我们把它称作自然量子计算的原因)。

　　市场研究公司Gartner副总裁兼研究、半导体和电子部门主管吉姆·塔利(Jim Tully)称，D-Wave正在做的事情并不是量子计算。

　　塔利说，D-Wave展示的是量子计算的一个子类，是量子退火。这包括叠加，但是不包括复杂的关系，因此不是真正的量子计算。量子退火对于优化的目的是非常有用的，特别是在迅速找到数据集中的算术最小数方面。

　　对于D-Wave的方法是不是真正的量子计算也许还有一些争议，但是，洛克希德马丁相信这是真的。洛克希德马丁拥有一个名为D-Wave One的量子计算系统，一个128个量子信息位的处理器和周边的系统(冷却设备、隔离的房间等等)。洛克希德正在研究解决一个验证和确认的问题以便开发一些工具帮助预测一个复杂的系统将如何工作，例如，检测系统中是否存在瑕疵。这个瑕疵可能引起设备以错误的方式工作。

　　洛克希德马丁通讯信息系统与全球解决方案部门主管凯特·默多夫(Keith Mordoff)说，是的。我们拥有一个有56量子信息位的功能齐全的与传统方式不同的量子计算机。D-Wave使用一种隔热的或者量子退火方法。这种方法定义一个复杂的系统，其基本状态(最低能源状态)显示对于出现的问题的解决方案。它建立一个简单的系统并且以基本状态对它进行初始化(对于简单的系统来说相对简单一些)，然后缓慢地改变这个简单的系统，一直到它变成一个复杂的系统。随着系统的发展，它仍然保持在基本状态，然后衡量最终系统的状态。这将是出现的问题的答案。简单系统到复杂系统的变化是由打开一个背景磁场引起的。

　　未来冲击

　　一些科学家非常怀疑量子计算并且怀疑它将来是否会存在。

　　牛津大学量子物理学教授阿图尔·?？颂?Artur Ekert)说，目前的物理学家只能控制少数量子信息位。这足以用于量子通讯和量子加密，但是，不能做太多的事情。他指出，需要更多的可控制的量子信息位来制作量子中继器和量子内存，并且需要更多的可控制的量子信息位来?；ず托薷牧孔邮荨?/p>

　　?？颂厮担挂黾痈嗟牧孔有畔⑽?，我们应该能够运行量子现象等情况的量子模拟。但是，这个过程什么时候能够达到“一个实际的量子计算机”的水平实际上是“一个实际的量子计算机”到底是什么的定义问题。我们在这个领域的最佳研究结果是，由于一些非?；镜脑颍颐遣荒苤圃煲惶孔蛹扑慊?。然后，我们也许应该学习一些新的东西和关于自然法则的见解深刻的东西。

　　吉尔德特补充说，量子计算的关键方面是机器学习。这与人工智能领域有非常密切的关系。这个学科是制作能够从经验中学习的软件程序，而不是目前的静态的软件。

　　吉尔德特说，这与我们目前执行大多数任务中使用的计算有显著的不同。学习软件没有普遍应用的原因是当你密切观察机器学习软件的时候，有许多非常困难的和核心的算术问题，也就是优化问题还没有解决。D-Wave正在制作一个软件引擎，旨在解决这些难题，为创建全新的编程方法和创建有用的代码敞开大门。

　　据吉尔德特称，一个非常重要的现实世界的应用是在医疗诊断领域。有可能编写一个应用程序使用手工编写规则用于X光或者核磁共振成像，设法检测出影像中是否存在肿瘤。但是，当前的软件只能像拥有这方面知识的专家医生做的一样好。使用学习软件，这个程序可了解X光或者核磁共振成像扫描有肿瘤和无肿瘤的病例，然后自己学习这个差别，不仅需人类告诉它。采用这种技术，计算机就能够检测出医生看不到或者甚至没有注意的异常情况。你向这个软件显示更多的病例，这个软件完成任务的情况就越好。

　　吉尔德特说，量子计算机不会很快取代台式电脑。这需要多少年取决于投入的努力、可用的资金和研究这个问题的人。合乎逻辑的推测是这些机器将是现有的数据中心的基于云的协处理器。企业使用这些数据中心解决一些非常困难的问题。量子系统非常善于解决在人工智能和机器学习领域的具体类型的难题。因此，我们的重点是制作一些工具帮助把量子计算的潜力介绍给在这些领域工作的人们。

　　专门研究高性能计算的研究公司Intersect360 Research的CEO爱迪生·斯内尔(Addison Snell)称，量子计算仍然主要是政府和国防研究实验室感兴趣的东西。虽然量子计算的原则已经解释了许多年，但是，它仍然是一个全新的范例。它使用的应用程序数量很少，甚至目前在理论上也是如此。然而，其中一些应用程序与国家安全有关，因此，仍然受到高度关注。

　　量子计算目前肯定受到IBM、惠普等超级计算机厂商的关注。但是，很难说这些公司目前有多少工程师在研究这个技术。除了少数精品超级计算安装之外，量子计算是否还有其它任务目前还不确定。人们在未来五年里可能还看不到商业上可用的系统。

　　斯坦普说，这取决于你对于可工作的系统的定义。如果你相信D-Ware，我们现在已经拥有一个商业上可用的系统。我认为那是一个真正的量子计算机。我们也许在谈特大型企业在大约10年里可能购买的东西和普通消费者在25至30年里可能购买的东西。

　　战略研究公司CEO和分析师迈克尔·皮特森(Michael Peterson)称，即使量子计算没有证明它有竞争力和合法的，我认为量子计算将在20年内推出，因为量子计算需要非常复杂的配套的基础设施?？⑾蛘庋男录际跣枰啻未蚱莆锢矶?。然而，在过去的25年里，我们多次使用磁盘技术做这个事情。我们还将更多次做这个事情。

　　默多夫补充说，还有其它一些商业性公司评估量子计算机。但是，到目前为止，没有一家公司在实际使用这种计算机。当然，洛克希德和D-Ware除外。?？颂厮担蘼畚颐鞘欠裥枰庵旨扑悖颐亲钪战肓孔蛹扑懔煊?。

　　一些研究人员认为，通用的量子计算机永远不会开发出来。相反，量子计算机将用于很窄的范围，如D-Wave Systems的优化引擎。这是传统计算机把具体计算工作量卸载到专用量子加速引擎的机构。各种用户能够使用这种加速引擎方法仍然需要大约10年的时间。然而，这些用户可能被云服务提供商所吸引。(编译/胡杨)

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