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读完整本书感觉量子计算机是一种新兴的计算方式，它利用量子力学的原理来进行计算，相比传统计算机有着更高的计算效率和更强的计算能力。本文将从量子计算机的定义、原理、应用和未来发展趋势等方面进行介绍。 量子计算机是一种基于量子力学原理的计算机，它与传统计算机不同之处在于其基本计算单元不是传统的二进制比特，而是量子比特。量子比特具有与传统比特不同的特性，例如叠加态和纠缠态等，这些特性使得量子计算机能够在某些情况下比传统计算机更高效地解决某些问题。 量子计算机的原理在于利用量子力学中的叠加态和纠缠态原理来进行计算。在量子力学中，一个量子比特可以表示为0和1的叠加态，这使得量子计算机可以在同一时间探索所有可能的解决方案，从而更快地解决一些特定问题。此外，量子比特之间还可以产生纠缠关系，这种纠缠态的存在使得量子计算机在处理某些复杂问题时与传统计算机有着本质差异。 做一个走迷宫的比喻方便你的理解 假设你要在一个迷宫里找到一条通向终点的路径。传统计算机只能一个一个地试探路径，而量子计算机可以同时试探多条路径。这是因为量子比特可以同时处于多个状态，就像你可以同时试探多条路径。量子计算机可以并行地试探多条路径，从而更快地找到通向终点的路径，进而更快地完成任务。 此外，量子比特之间的纠缠态关系也可以让量子计算机更快地完成任务。假设你已经找到了一条通向终点的路径，但是这条路径需要经过一个需要用钥匙打开的门。然而，你不知道钥匙在哪里，如果是传统计算机，需要一个一个地试探钥匙的位置，非常耗时。但是，在量子计算机中，这个门和钥匙之间可能存在纠缠态关系，你可以通过改变一个量子比特的状态，迅速知道钥匙的位置，从而更快地打开门，找到通向终点的路径。 量子计算机和传统计算机的性能要高出许多 计算速度：量子计算机能够在短时间内处理大量数据，而传统计算机则需要更长时间。根据研究表明，量子计算机比传统计算机在某些情况下可以快1000倍。例如，Google的Sycamore量子计算机比目前最快的超级计算机快10的30次方倍（Shor算法）。 存储容量：量子计算机的存储容量比传统计算机大很多。例如，量子随机访问存储器（QRAM）可以使存储容量的密度提高好几个数量级。 能耗：量子计算机在能效上也比传统计算机高。传统计算机在处理大量数据时需要消耗大量的能量，而量子计算机则可以在低能耗的情况下处理大量数据。例如，根据IBM的研究，量子计算机只需要1瓦特的功率，而传统计算机则需要1百万瓦特。 量子计算机目前已经应用于多个领域。例如，量子计算机可以用于密码学中的加密和解密，传统计算机无法高效地解密某些加密信息，而量子计算机则可以轻松解决这个问题。此外，量子计算机还可以用于模拟分子和材料的行为，从而帮助科学家们更好地理解和设计新材料。量子计算机还可以应用于优化问题、人工智能、自然语言处理等领域，有着广泛的应用前景。 未来，随着量子计算机技术的不断发展和完善，它的应用领域也将不断拓展和深化。例如，量子计算机可以用于研究和开发新药、新能源和新材料等领域的计算模拟，也可以用于建立更精准的人工智能模型和更安全的加密技术。同时，量子计算机的发展也将促进相关技术的发展，例如量子通信和量子传感器等，这些技术的应用前景非常广阔。 总之，量子计算机作为一种新型计算方式，有着无限的应用前景和潜力。虽然目前量子计算机技术还面临着一些挑战和限制，但随着技术的不断发展和创新，相信未来会涌现出越来越多的量子计算机应用场景和实际价值。

在完成数亿元Pre-A轮融资3个月后， 国内首家光量子计算公司「图灵量子」18日又宣布完成了第三轮Pre-A+轮融资。本轮融资由元禾原点领投，无锡滨湖国投、势能资本等参与，老股东君联资本、琥珀资本等持续加码。势能资本持续担任独家财务顾问。 所融资金将主要用于打造光量子计算与智能产业化应用生态。至此，成立不到一年的「图灵量子」，已经完成三轮大额融资，累计融资额过5亿元。一家初创的公司为何能够在硬核科技赛道上一路快跑、备受青睐？ 「图灵量子」成立于2021年2月， 成立不到一年已完成了从实验室迈向产业化的过程，形成了完整的市场化产品体系， 在光量子芯片、专用光量子计算机、光量子测控系统、光量子EDA软件和量子云平台等方面已实现国际领先技术优势。已发布的核心产品包括全系统集成的商用科研级专用光量子计算机—TuringQ Gen 1、三维光量子芯片及超高速可编程光量子芯片等，自主研发的首款商用光量子计算模拟软件FeynmanPAQS日前也开始试商用，弥补了国内光量子EDA领域技术和产品的空白。 目前， 「图灵量子」已启动国内第一条光子芯片中试线建设 ，两年内有望建成专注于新一代信息技术需求的光子芯片前沿研究和产业化支撑平台，公司技术团队已具备从设计、流片、封测，到系统集成和量子算法应用的全链条研发能力。凭借「硬核」实力， 「图灵量子」作为唯一一家量子计算领域创新企业入围2021年度创业邦100未来独角兽榜单。 「图灵量子」创始人金贤敏教授称， 科技自立自强不仅是国家发展的战略支撑，同样也是企业的立身之本，关键核心技术必须要掌握在自己手上，真正实现自主可控，摆脱被「卡脖子」的困境，形成技术壁垒和护城河，才能成为真正的硬核企业。 「图灵量子」从成立之初，就坚持走自主研发的道路，以光量子芯片为核心，致力于从研发专用光量子计算机并逐渐过渡到大规模通用光量子计算机，同时力推量子计算赋能百业，技术路线图既脚踏实地又志存高远，目前在科研团队规模和技术实力上已可与国际同行一较高下。 2021年是量子计算备受瞩目的一年，更是被业界称为「光量子计算元年」，多个最大单笔融资均投给了光量子路线。知名前沿科技咨询公司发布的报告显示，2021年量子科技公司完成融资共计49笔，全年融资总额近32亿美元，这一数字是2020年的3倍多，其中，量子计算公司包揽了42笔，融资总额26.91亿美元。国际数据公司(IDC)预计，全球量子计算市场将从2020年的4.12亿美元增长至2027年的86亿美元，年复合增长率达50.9%。 量子领域的新发现、新理论、新技术密集涌现，「第二次量子革命」开辟出一条新的科技和产业赛道。随着摩尔定律逐渐到达极限，蕴含超强算力的量子计算，有望作为下一代颠覆性技术，成为第四次工业革命的重要推手。量子计算行业目前虽然处于产业化起步阶段，但产业链已经初具雏形，风险资本、政府机构和科学界对量子计算的投入激增。近年来，量子计算领域突破性创新接连不断涌现，量子技术成为世界主要科技强国的国家战略，国内外资本持续投资量子计算赛道，国外一些初创量子计算企业也开始相继上市。 在产业发展一路快跑的同时，「图灵量子」亦备受资本青睐。成立仅一年，即实现三轮大额融资，在完成数亿元Pre-A轮融资3个月后，又完成了Pre-A+轮融资，元禾原点、无锡滨湖国投等国内知名投资机构纷纷参与，君联资本、琥珀资本等老股东持续加码，所融资金将主要用于打造光量子计算与智能产业化应用生态以及继续引进高端人才。 「图灵量子」其核心团队均来自牛津大学、帝国理工学院、中科院、清华大学、上海交通大学、复旦大学等国内外顶尖学府和科研机构， 是国内目前唯一同时具有芯片制备、量子计算、光子计算、人工智能技术的团队。 在光量子计算领域，公司从竞争力、Know how、工作风格和战略布局等方面都已跻身世界第一方阵前列。 金贤敏教授表示，在20世纪40-70年代计算机技术初步发展时期，基本上只有欧美数国活跃的身影；在量子计算这新一轮科技浪潮中，中国已经具备一定的实力和研究成果并在光量子计算方面表现出领先优势。中国正以积极主动、昂然向上的姿态参与到前沿科学的国际竞争合作中，作为当代的中国科学工作者，深感幸运亦倍受激励。此次启动全球招聘计划，期待能够引进一百余名科学家和工程师加入「图灵量子」，一起推动量子计算产业的发展。简历至邮箱：HR@TuringQ.com 本轮融资领投方元禾原点管理合伙人费建江称 ，数据规模的不断扩大带来对算力需求的激增，与算力供给之间的供需关系失衡会越发明显，量子计算会是新一轮科技革命和产业变革的基础科技。量子计算已经进入了NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum，含噪声的中等规模量子）时代，在解决某些应用领域时的量子优越性能够很清晰地体现出来，并将逐步商业落地。量子计算技术的发展更讲究团队全栈技术的储备，看好金贤敏教授及其团队在光量子领域的全栈技术能力。元禾原点热衷于前沿科技的早期投资，期待与团队一起在量子计算浩瀚天际中迎接QPU（Quantum Processing Unit，量子处理单元）时代到来。

​ 11月10日， 国内首家光量子计算公司图灵量子宣布完成数亿元Pre-A轮融资 ，这是自今年2月公司成立以来完成的第二笔融资。 本轮投资由君联资本领投，中芯聚源、琥珀资本、交大菡源基金等资方跟投，势能资本担任独家财务顾问。 本轮融资资金将主要用于公司可编程光量子芯片的研发及流片、量子算法商业化落地。 图灵量子成立于2021年2月，在9个月内相继完成两轮均为国内量子计算领域最大的早期融资。 图灵量子创始团队在上海交通大学金贤敏教授的带领下，一直致力于量子信息芯片化和集成化研究，通过研发铌酸锂薄膜（LNOI）光子芯片和飞秒激光直写技术，制备可集成大规模光子线路的光量子芯片，构建尺度和复杂度上都达到全新水平的光量子系统。 目前图灵量子在光量子芯片、科研级专用光量子计算机、光量子测控系统、光量子EDA软件和光量子云平台等方面已实现国际领先优势。 近年来光量子计算赛道在全球范围内备受资本青睐。据研究机构统计，2021年前10个月全球量子技术公司融资28亿美元(共计34笔)，已经是2020年10亿美元融资的2.8倍，也是有融资记录以来的总和，其中量子计算公司融资近20亿美元。在上市前融资的公司中，美国硅谷的光量子计算公司PsiQuantum获得4.5亿美元的B轮融资，加拿大光量子计算公司Xanadu完成1亿美元B轮融资，在量子计算创业公司中一枝独秀，因此2021年也被业界称为光量子元年。 团队方面， 金贤敏博士毕业于中国科学技术大学，曾在牛津大学进行4年光量子芯片和量子计算研发，期间获欧盟授予的玛丽居里学者和牛津大学沃弗森学院学者。 此外，公司从芯片设计到系统集成，再到算法应用都有全闭环的团队，其中科学家和工程师近150人，来自牛津大学、帝国理工学院、加州大学伯克利分校、上海交大、复旦大学等国内外名校，并在光量子信息和光子芯片领域有着十余年经验。 图灵量子创始人金贤敏教授表示，在摩尔定律走向终结的大背景下，量子计算是新一轮科技革命和产业变革的基础科技，有望解决经典计算无法解决或者很难解决的问题，在算力和能耗上都具有无可比拟的优势。量子计算未来可广泛用于金融科技、人工智能、生物医药、航空航天和先进制造等领域，赋能百业。 长期以来，中国一直重视量子信息技术的研究和布局，并已取得丰硕的成果。尤其是基于光子的量子计算与量子模拟技术，中国一直走在世界第一方阵前列。图灵量子致力于从研发专用光量子计算机并逐渐过渡到大规模通用光量子计算机，既脚踏实地又志存高远的路线图，将为我国在光量子信息技术集成化、芯片化和实用化发展中争夺战略制高点提供最可行的实现路径。新一轮融资完成后，将有助于公司聚集更多优秀的科学家和工程师，加速产品迭代和应用场景落地的步伐。同时也将有助于公司构建开放、可持续的量子计算应用产业生态，赋能科学研究、工业生产等领域。 本轮投资领投方君联资本是国内领先的早期风险投资及成长期私募股权投资基金管理公司，目前基金总管理规模超过600亿人民币，累计投资超过500家企业。君联资本董事总经理范奇晖表示，君联资本一直围绕硬科技做战略性布局，量子计算未来将会对众多行业产生深远影响，甚至带来颠覆性的变革。在全球范围内已有多家创业公司以及大公司相继入场，随着市场化公司的参与度越来越高，将加快量子计算从实验室到市场应用的进程。图灵量子团队在光量子芯片和量子计算领域有近20年的技术积淀和研发优势，君联资本将助力图灵量子继续扩大领先优势，推动光量子计算的实用化和产业化落地，为进一步提升我国科技竞争力贡献力量。

300秒就完成第一超算1万年的计算量，量子霸权真时代要来了吗 版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。 本文链接： https://blog.csdn.net/BEYONDMA/article/details/101151544 前几天美国航天局（NASA）发布了一篇名为《 Quantum Supremacy Using a Programmable Superconducting Processor》消息，称谷歌的量子计算机就完成在3分20秒就完成了世界第一超级计算机需要花费1万年才能完成的计算任务，不过这篇文件随后就被删除了，目前NASA的官网已经没有此文章显示了。 还是有不少手快的网友对于其内容进行了缓存，据报道，谷歌的量子计算负责人表示，“这个实验标志着第一个只能在量子计算机进行的任务出现了。这是迈向全面量子计算的里程碑，与摩尔定律相比，量子计算机的性能将以双指数速度发展“。 不过后来也有相关人士指出，这次实验的量子保真度只有不到0.1%（下面我会介绍谷歌最新的论文看看他们是如何提高保真度的），而且从NASA迅速删除的情况来看，本次实验应该也没有完全预期的效果。当然也有科学家指出既然现有的超算要算一万年，那么如何确定谷歌的量子计算机得到的是正确答案。 从笔者的角度看这个谷歌的量子计算机应该没有达到远超有超算的计算能力，但是这个实验肯定是一个里程碑式的事件，我们知道目前的密码体系安全保证，其实都以暴力破解计算量无法达为前提的，而量子计算将使暴力破解成为可能。量子计算的到来必然会极大的改变我们的生活，所以下面笔者来为大家普及一下相关知识。 什么是量子霸权 与传统的CPU不同，由于量子的特性多一个量子比特其整体的表示能力将翻倍。量子霸权是量子计算机能够解决经典计算机实际上无法解决的问题的潜在能力。量子优势是更快解决问题的能力。从计算复杂性理论的角度来说，这通常意味着提供一个超越已知或可能的经典算法的指数级加速。 谷歌最新量子计算的论文 虽然《QuantumSupremacyUsingaProgrammableSuperconducting Processor》的报道被删除，但是笔者翻阅了谷歌有关量子计算的最新论文：《A blueprint for demonstrating quantum supremacy with superconducting qubits》（通过超导量子位，展示量子霸权的实现蓝图）地址在： https://arxiv.org/pdf/1709.06678.pdf ，还是非常值得为大家解读一下的。 在这篇文章中谷歌的科学家们，用了9个超导量子位元，展示了一条通往量子至上的直接道路。通过单独调整量子位元参数，并探测其哈密顿演化的输出概率。从观察可得其概率服从普遍分布（universal distribution），与均匀采样整个希尔伯特空间相一致。系统继续探索指数增长的状态数，并将这些大数据集与机器学习技术相结合，就可以建立一个模型来精确地预测测量的概率。我们通过系统地增加无序度和观察从非局域状态到局域状态的转变来演示这些算法的应用。通过将这些结果扩展到一个由50个量子位元组成的系统，就能够解决任何经典计算机都无法解决的科学问题。 谷歌使用的实验装置示意图如上所示：这是一个9个量子比特的数组。灰色区域是铝，深色区域是铝被蚀刻出来以确定特征的地方。并用不同颜色的线来表示量子位、读出电路和控制线路。 实验中使用一个五量子位的计算模组进行，首先使用微波脉冲(红色)初始化量子位，一半的量子位元以基态0初始化，另一半以激发态1初始化。使用矩形脉冲(橙色)设置量子位频率。每个联轴器脉冲(绿色)都有随机选择的持续时间。最后，实验人员测量每个量子位元的状态。为了估计每种输出状态的概率，以上操作要重复多次。 随机选择的控制参数重复以上实验并建立数据集。对于每个实验，量子位元的频率、耦合脉冲的高度和长度都是不同的。这里，我们绘制了10个耦合器脉冲(周期)后两个实例的测量概率。上图代表测量后的误差。 通过测量输出概率表明，对于5-=9量子位探测其哈密顿演化的输出概率。从观察可得其概率与与均匀采样整个希尔伯特空间相一致。 上图代码参数的优化过程，这也充分展示了谷歌科学家的跨界属性，他们利用保真度作为成本函数，来训练控制模型的最优参数。他们取了一半的实验数据做为训练集，利用一半数据用于测试集来验证模型的准确性。 在这里，这篇论文其实是展示了一条AI+量子计算的道路，通过机器学习的办法提高50位量子位元左右的量子计算机上的保真度。并以此来达到传统超算无法达到的算力。 后记 无论如何本次量子计算的深度尝试都是量子霸权之路的重要里程碑，虽然人类离量子霸权还有很长的路要走，但是我也同时提示我国的IT人员要给予最新的前沿基础科学突破给予持续的关注，低头看路的同时也要抬头看天，避免再次落后于世界的发展潮流。

中国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应。著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁昨日称赞这项科研成果是“诺贝尔奖级”的成绩。 　　昨天，清华大学和中国科学院物理研究所在北京联合宣布：由清华大学教授、中国科学院院士薛其坤领衔，清华大学物理系和中科院物理研究所联合组成的实验团队最近取得重大科研突破，在磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜中，从实验上首次观测到量子反常霍尔效应，“反常霍尔效应”被认为可能是量子霍尔效应家族最后一个有待实验发现的成员。 　　为了实现这一基础科学领域的重大突破，中国科学家团队整整花了四年时间。4年间，薛其坤和他的团队测试了1000多个样本，在极其严格的要求下完成了这一实验。 　　影响 　　未来电脑或不再需散热器 　　这项研究成果的长远意义在于将推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术革命进程。 　　据介绍，在当今信息社会，半导体技术飞速发展，但电脑运行中热量如何散发成为困扰半导体和信息产业发展的一个瓶颈问题。而量子反常霍尔效应的发现将有望解决这一难题。科学家可使电子在不需要强磁场的情况下，按照固定轨迹运动，减少电子无规则碰撞导致的发热和能量损耗。通过密度集成，将来计算机的体积也将大大缩小，千亿次的超级计算机有望做成现在的IPAD那么大，未来电脑也可能不再需要散热器。 　　由于科研条件等因素制约，从实验室到实际应用，要走的道路还很长。为此次实验发现提供理论支持的斯坦福大学教授、清华大学“千人计划”教授张首晟说，要将这项实验成果在实际中予以应用，还需要实现从实验条件下的超低温到高温的过程，他对这个很有信心。 　　名词解释 　　何为量子反常霍尔效应？ 　　薛其坤解释，量子霍尔效应就定义一个规则：原来电子在运动过程中碰到杂质，能被反射回来。而现在不再反射回来，要按照规则朝前走，这样的直接结果就是实现了非常低的能耗。但是量子霍尔效应一直没有实际应用，原因之一就是要实现霍尔效应需要加一个非常大的磁场，“一个小芯片为了低能耗的概念，需要外加一个比十个计算机还大的磁铁，显然从经济上没有意义。”而量子反常霍尔效应，就是在无磁场中实现的，将推动未来无能耗电子学的发展。 　　反常霍尔效应：不加外磁场也可以观测到霍尔效应。 　　量子霍尔效应：霍尔效应的量子力学版本。 　　量子反常霍尔效应：零磁场中实现量子霍尔效应。 　　虽然对获诺贝尔奖的具体条件无法定义，但我相信99%在前沿物理学做研究的人都会同意这（实验中发现量子反常霍尔效应）是一个诺贝尔奖级的成果……过去人们总认为中国人不善于做实验，只会搞理论，其实中国已有世界一流实验室，加上中国人的勤奋和团队合作精神，是能够做出一流的实验的。 要了解量子反常霍尔效应，必须先认识量子霍尔效应。举一个简单的例子，我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道，相互碰撞从而发生能量损耗。 “量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，让它们在各自的跑道上前进，就好比一辆高级跑车，常态下是在拥挤的农贸市场里前进，而在量子霍尔效应下，则可以在没有干扰的高速路上前进。”清华大学薛其坤院士形象地说。 量子霍尔效应能解决电子碰撞发热的问题，因而在未来的量子计算、量子信息存储方面具有巨大的应用潜力，据此设计新一代大规模集成电路和元器件，将会具有极低的能耗。 然而，量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，不但价格昂贵，而且体积相当于一个衣柜那么大，不适合个人电脑和便携式计算机。“而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。”薛其坤说。 科学家表示，量子反常霍尔效应有可能推动新一代低能耗晶体管和电子学器件发展，通过密度集成，将来计算机的体积也将大大缩小，即使千亿次的超级计算机都有望做成现在的平板电脑那么大。 在凝聚态物理中，量子霍尔效应占据着极其重要的地位。整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的实验发现分别于１９８５年和１９９８年获得诺贝尔物理学奖。这次由薛其坤院士领衔、清华大学和中科院物理研究所联合团队首次在实验上观测到的量子反常霍尔效应，被认为可能是量子霍尔效应家族最后一个有待实验发现的成员。 “量子反常霍尔效应的发现可能带来下一次信息技术革命，中国科学家为国家争夺了未来信息革命的战略制高点。”拓扑绝缘体领域的开创者之一、清华大学“千人计划”教授张首晟说。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载