10月26日，澎湃网以及多个国内新闻平台放出了一个大新闻：
超导量子计算研究团队构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，对“量子随机线路取样”任务的快速求解，比目前最快的超级计算机快一千万倍，计算复杂度比谷歌的超导量子计算原型机“悬铃木”高一百万倍，这是我国首次在超导体系达到“量子计算优越性”里程碑。
同时光量子计算研究团队构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍，并增强了光量子计算原型机的编程计算能力。
“九章二号”144模式干涉仪（部分）实验照片
同时在超导与光量子的量子计算机方面取得重要进展，我国是唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”的国家！10月25日，国际权威学术期刊《物理评论快报》发表了该研究成果。量子物理学家、加拿大卡尔加里大学教授巴里·桑德斯认为，这是“令人激动的实验杰作”。估计大家都看不太明白，下文就试图梳理下，这些文字究竟意味着什么？
什么是量子计算机，和传统计算机到底有什么区别？
无论是台式机还是笔记本，又或者是平板或者手机与穿戴式电子设备，其核心就是一台计算机，只是它的应用领域不一样，手机或者电脑上我们能图片电影，处理日常文字工作，而穿戴式能监测你的呼吸心跳，走过的步数以及里程等等，但在这些设备的核心CPU处理的却是0和1两个数字，因为这些数据都可以通过算法最终分解成0和1。
所以计算机的核心部件CPU就是处理0和1的与或非电路构成的，一级一级串接起来，最终输出一个结果，但你会发现，每运算一步就会丢掉一半信号，到最后输出结果时，不知道掉了多少个信号。
这会造成两个结果，一个是必须排队计算，要么就多组展开，区分任务“并行”计算，理论上一条线路同时只能执行一个计算。另一个结果则是丢掉的这个电平是具有能量的，并不会凭空消失，它会产生热量，所以无论你CPU设计得如何优秀，发热问题不可避免，这不是技术决定的，这是计算方式所决定。
量子计算机什么原理？
量子计算机使用的是量子比特，和传统的只能表示0或者1的比特相比，量子比特可以一个比特表示0或者1，也可以同时表示0和1的叠加态，如果只有2个比特，传统计算机只能处理00/01/10/11四个二进制数中的一个，但量子比特可以并行处理全部四个数，得到四倍于传功计算机的计算速度。
所以传统计算机的速度增加与传统比特呈比例增长，但量子计算机是随着量子比特的增加呈指数级增长，因此从理论上看，只有几十个量子比特，就能达到传统计算机都望尘莫及的速度，所以很多科幻小说中都是量子计算机作为突破人类算力天花板的突破方向，把曲率发动机，时空弯曲等都寄希望于量子计算机。
量子计算机那么优秀，为什么还不推广？
量子计算机实在太优秀，所以科学家都挖空心思要将其研制出来，但有一个现实是非常无奈的，就是量子计算机的计算结果是叠加态的，它到底是0还是1，这就成了一个超级难题，并且这还困扰了科学家很久。
量子计算机的算法
不过这问题在1994年获得了突破，数学家Peter Shor设计出了基于量子比特的质因数分解算法，啥意思？就是用量子比特的计算特性，可以用来解决质因数分解，这是将一个正整数写成几个约数的乘积，比如两个整数的乘积很容易算，但给出一个大整数，然后算它们的约数就很难。
科学家找了很多算法来试图解决这个问题，因为它和代数学、密码学领域有着相当大的关系，比如现代有多密码算法都基于质因数分解，比如用超级计算机来分解一个400位的大数大约需要60万年。
而用量子计算机来计算只可能需要几个小时甚至几十分钟就能完成计算，假如时间过长，那么再增加一个比特即可。所以量子计算机对质因数分解有着相当的优势。
但新的问题产生了，这个算法只能用于分解质因数，别的还不行！也就是说你要是买台装了Peter Shor那质因数分解的量子计算机，只能玩质因数分解，比如你输入100位的大数，也许几秒就能算出来给你，但你要让它帮你处理个图片问题，或者剪辑下几个视频，很抱歉，超出范围，无法使用。
所以无论是量子计算机的那种算法，比如Grover/Long算法（数据库搜索）和量子退火算法都是执行相当单一的功能，只能“专机专用”，别的不会，当然大家会认为这有毛用啊？其实也不是，毕竟它还是能解决特定场合下的特定问题，这也行啊！
量子比特的退相干
但另一个问题就比较恼火了！就是量子比特的退相干问题，外界的振动、温度波动、电磁波以及与外部环境的其它相互作用引起的相干性损失称为退相干，或者直接叫做“波函数坍缩效应”，怎么办？其实也好解决，就是使用纠错码，多搞几个量子比特计算不就结了？
比如GOOGLE当年吹破天，实现了量子霸权72量子比特量子计算机，其实只是物理层面的72量子比特，它并不能同时进行逻辑运算，而是以9个为一组进行逻辑运算，也就是8个比特的量子计算机，并且准确度只有80%。
72比特量子芯片的结构图，Bristlecone只有72个结
纠错码是个好办法，但问题是要控制那么多量子比特，难度就很高了，因此尽管量子计算机有那么优秀的性能，而算法也有了，方法也具备了，却迟迟都没有大的突破就是这个原因。
实现量子计算有哪几种方法，超导和光量子谁更有前途？
量子计算机的种类不少，但现在突破的方向中有几个是比较有前途的，比如超导量子比特和离子阱或者冷原子，做成通用量子计算机的潜力比较大。
光量子计算机的光子与环境作用很弱，因此相干性很好，时间也比较持久，因此光量子的比特数增加上具有优势，但难就难在不能快速操纵光量子比特，只能用玻色采样，无法精确操控，因此在通用量子计算机的路上困难重重。
超导量子是目前最有前景的量子计算机突破方向，相干时间比较长，操控方式可以使用微波相对比较简单。并且制造方面和现有半导体工艺比较接近，另外量子比特间的关联也比较容易。
但超导量子有一个难以逾越的难题，就是每个量子比特都是人造的，所以想要完全一致都达到很高的性能其实非常困难，因此这条路走得也很艰难，目前Google与IBM以及Intel等都在这方面下功夫。
另一个通用化量子计算机的突破方向则是离子阱，这模式下相干时间比超导还长，而且各个量子比特又是天然统一，操控上用激光耦合会比超导难一些，但量子比特之间的互联更容易，但它最大的问题是量子比特数的扩张很困难。
所以这条路上没有一个是顺畅的！中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队发布的“九章二号”使用的是113个光子144模式的量子计算原型机，从之前的76个光子增加到了113个光子，它特定算法下的速度比超级计算机快亿亿亿倍。
“九章二号”突破的是光量子计算机方向，这个尽管通用化很难，但这解决特定的问题并没有毛病，因此在这条线路上我们仍然在不断努力。
另一个则是66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，它走的是超导量子这条路，同样我们在超导领域的量子计算机也没有落后，而且在“量子随机线路取样”任务的快速求解中已经是谷歌的超导量子计算原型机“悬铃木”高一百万倍，是目前超级计算机的1千万倍。
中国科学院院士 潘建伟：下一步我们希望能够通过4到5年的努力实现量子纠错，在使用量子纠错的基础之上，我们就可以来探索用一些专用的量子计算机或者量子模拟机来解决一些具有重大应用价值的科学问题。
量子计算机的量子比特增加N，它的速度会增加2^N，所以初期量子计算机速度是指数级上升的，速度相差几百万倍甚至上亿倍，可能就差了没几个量子比特，与各国正在突破的量子计算机在技术上差异并没有想象得那么大，但毫无疑问这是巨大的进步，表示同时操控的量子比特数又增加了，扎扎实实的进步。
