在今年初举办的 2019 年国际消费类电子产品展览会（CES）上，IBM公司展示了一款量子计算机原理样机 IBM Q System One。IBM 称它是世界上首个专为科学和商业用途设计的集成通用近似量子计算机，已执行超过 700 万个量子程序，研究结果被 120多篇学术论文引用。IBM 同时还宣布将于年内在纽约波基浦西市（Poughkeepsie）开设首个 IBM Q 量子计算中心。
IBM Q 是 IBM 公司在量子信息科学和计算机技术领域的最新成果，尽管其商业化用途和计算效率尚待确认，但它的问世预示着量子计算机向着商用化方向迈出了标志性的一步。
量子计算引发计算机科学颠覆式变革。量子计算是利用量子态来编码、处理和存储信息的一类交叉理论信息技术的总称。量子特有的多维性、不可分割性和不可复制性，使其能够突破硅基半导体的物理极限和运算速度极限，通过大量量子位的受控演化完成超量并行计算任务，在密钥破解、金融计算等方面具备巨大的发展潜力和应用前景。目前世界上最先进的 RSA 密码，若用“天河”“太湖之光”等超级计算机破解需要数十万年时间，而用量子计算机破解将仅需数个小时。因此主要国家和科技巨头都对量子计算抱有极大期望。
量子计算成为科技巨头追逐角力的新高地。目前，量子计算机的硬件实现形式主要有超导、半导体、离子阱三种。IBM、谷歌以及加拿大 D-Wave 公司（已被谷歌收购）采用的是超导回路方案，英特尔、微软和贝尔实验室使用半导体方案，初创企业 IonQ公司选择的是离子阱方案。谷歌与加州大学合作，于 2016 年实现了 9 位超导量子比特的高精度操控；IBM 于 2017 年 11 月宣布实现了 20 位量子比特的量子计算机；2018 年 CES 上，英特尔公司推出了 49 量子比特的测试芯片“Tangle Lake”；2018 年 3 月谷歌推出了 72 量子比特的计算机；2018 年 12 月 11 日，IonQ 公布两个离子阱量子计算机，具有 160 个存储量子比特和 79 个量子比特。
IBM Q 计算服务系统的前身是 IBM 在 2016 年面向全社会开放的 IBM Q Experience 系统，可支持 5 量子比特计算云服务，拥有超过十万名用户。计算云服务，拥有超过十万名用户。此次展出的 IBM Q 原型机采用了模块化、自定义组件的集成式设计，在稳定性、抗干扰性方面进行了优化，使得超导方案量子计算机能够第一次走出实验室，面向世人。
云化服务为量子计算机商业化加速开辟捷径。量子计算对超低温、超稳定性环境的苛刻要求决定了其商业化进程不会从消费端起步，短期内不可能有类似 PC 的个人终端出现。这也是量子计算长期停留在实验室层面被束之高阁的原因。随着量子稳定控制技术的进步，量子计算商业化将借鉴超算发展的模式，最先涉足大型商业计算和科学计算领域。平台化的量子计算云服务将成为量子计算机商用的重要趋势，有望大幅缩短量子信息产业化进程。
美国在量子信息科学领域的战略投入对我国具有重要警示和借鉴意义。美国将未来高科技的竞争优势押宝在量子计算方面，这与其在信息时代掌握最核心的计算技术分不开。从 1995 年美国首次验证量子逻辑门的可实现性开始，美国政府投入了大量的国家资源组织研发。目前，已经在通用量子计算、专用量子计算、量子计算机、量子计算软件等领域完成了体系化战略布局，在量子相关的学科建设和人才梯队培养方面奠定了深厚的基础，逼近技术突破的前夜。2018 年 12 月 21 日，美国总统特朗普签署了《国家量子计划法案》，计划未来 10 年内向量子研究注入 12 亿美元资金。美国在量子信息科学领域的战略投入，将极有可能再次构筑未來百年信息技术核心竞争壁垒，值得我国有关机构高度重视。
温晓君
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