近年來，量子計(jì)算技術(shù)與產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢，而有關(guān)量子計(jì)算技術(shù)的突破多與三個因素有關(guān)，即量子比特能夠維持量子態(tài)的時間長度、量子系統(tǒng)中連接在一起的量子比特的數(shù)量和對量子系統(tǒng)出錯的把握。
量子比特能夠維持量子態(tài)的時間長度，被稱為量子比特相干時間。其維持“疊加態(tài)”（量子比特同時代表1和0）時間越長，它能夠處理的程序步驟就越多，因而可以進(jìn)行的計(jì)算就越復(fù)雜。
其中，IBM率先將量子技術(shù)引入實(shí)用計(jì)算系統(tǒng)，將量子比特相干時間提高到了100微秒。而當(dāng)量子比特相干時間達(dá)到毫秒級時，將足以支持一臺能夠解決當(dāng)今“經(jīng)典”機(jī)器解決不了的問題的計(jì)算機(jī)。
從量子系統(tǒng)中連接在一起的量子比特的數(shù)量突破來看，2019年10月，谷歌公司在《Nature》期刊上宣布了使用54個量子位處理器Sycamore，實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性。
具體來說，Sycamore能夠在200秒內(nèi)完成規(guī)定操作，而相同的運(yùn)算量在當(dāng)今世界最大的超級計(jì)算機(jī)Summit上則需要1萬年才能完成。這項(xiàng)工作是人類歷史上首次在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中驗(yàn)證了量子優(yōu)越性，也被《Nature》認(rèn)為在量子計(jì)算的歷史上具有里程碑意義。
一年后，中國團(tuán)隊(duì)宣布量子計(jì)算機(jī)“九章”問世，挑戰(zhàn)了谷歌量子的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)算力全球領(lǐng)先。“九章”作為一臺76個光子100個模式的量子計(jì)算機(jī)，其處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計(jì)算機(jī)“富岳”快一百萬億倍。史上第一次，一臺利用光子構(gòu)建的量子計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)超越了運(yùn)算速度最快的經(jīng)典超級計(jì)算機(jī)。
量子力學(xué)是物理學(xué)中研究亞原子粒子行為的一個分支，而運(yùn)用神秘的量子力學(xué)的量子計(jì)算機(jī)，超越了經(jīng)典牛頓物理學(xué)極限的特性，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的指數(shù)級增長提供了實(shí)現(xiàn)的可能。
比如，針對人工智能產(chǎn)生的量子算法潛在應(yīng)用就包括量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自然語言處理、交通優(yōu)化和圖像處理等。其中，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為量子科學(xué)、信息科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)多個學(xué)科交叉形成的研究領(lǐng)域，可以利用量子計(jì)算的強(qiáng)大算力，提升神經(jīng)計(jì)算的信息處理能力。
未來，算力隨著技術(shù)的發(fā)展，將會從過去中心化的機(jī)房運(yùn)算模式分化為前端設(shè)備、邊緣計(jì)算、云計(jì)算等多維度的實(shí)時運(yùn)算處理方式。
