人類正跨入量子計算新時代

量子計算時代，羅斯定律將取代摩爾定律。羅斯定律以D-Wave的創始人羅斯名字命名，其內容為“量子位數量每年翻番”。按照羅斯定律，2012 年量子計算機將與傳統計算機的性能相當，2013 年相當于全球所有傳統計算機能力總和，2014年將有解決任何非量子計算機無法解決的問題的能力，如全球氣候、生物進化、仿真大腦、宇宙起源等。

5月16日，谷歌宣布成立了一個量子計算研究所。次日，谷歌宣布購買全球第二臺 D-Wave 量子計算機。3月30日，洛克希德·馬丁公司（美國航空航天制造商，也是國防工業承包商）向D-Wave公司購買首臺商用量子計算機。我們有理由相信，人類文明正跨入量子計算新時代。

量子概要

如果將磁場中的原子自旋視為一個量子，這個原子在同一時刻的狀態是自旋軸向上和自旋軸向下同時存在的總和，即自旋軸向上的同時也自旋軸向下（量子疊加）。雖然目前物理學還無法解釋其中的原因，但理論推導和實驗觀測都是如此。

在量子世界，不管兩個有共同來源的粒子距離多么遙遠，一個粒子的變化立即就能影響到另外一個粒子，是為量子相干。譬如兩電子發生正向碰撞，若其中一電子是向左自轉的，那么另外一電子必是向右自轉。一旦量子系統與外部環境發生相互作用，會導至量子相干性的衰減，即消相干或退相干（即薛定諤貓）。

任何對量子狀態的測量都會發生退相干。這是一個困擾物理學界的難題。法國物理學家阿羅什和美國物理學家維因蘭以其獨立發明的方法，在不退相干的情況下實現了對量子狀態的測量，從而獲得2012年諾貝爾物理獎。

量子計算

在磁場下，如果原子自旋軸向上為“0”，自旋軸向下為“1”，那么量子比特（qubit，昆比特）在同一時刻可代表2個狀態：“0”和“1”。 一個量子比特有兩個狀態，N個量子比特就能存入2N個二進制數。維因蘭稱：“通常，有N個量子比特的計算機可以同時對2N個數值進行操作。300個量子比特所能存儲的數值就會比宇宙中的粒子總數還要多。”

假設磁場中的一串原子，各自有初始的自旋狀態；一束激光照射過來，激光束會改變一些原子的旋轉狀態。如果能測量激光束進入前后的差異，就能完成量子“計算”。 阿羅什和維因蘭的成就在于攻克退相干難題，使量子測量得以實現。其成就的意義正如瑞典皇家科學院所說，“他們的突破性方法向著建造基于量子物理的新型超快計算機邁出了關鍵一步”。

量子計算機

中科院院士、中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦指出，量子存儲器的能力是傳統存儲器的2N倍，對其操作一次，可以同時將其存儲的2N個數據變換成新的2N個數據，這就是量子計算機獨有的使效率大幅提高的并行運算模式。在量子計算機面前，電子計算器就是一把算盤。

2011年5月，D-Wave推出全球首臺商用量子計算機D-Wave One，配備128-qubit量子處理器，理論運算速度超越現有所有的超級計算機。2012年，D-Wave推出512個量子位的量子計算機D-Wave Two。2013年美國Amherst 學院的計算機科學家進行了一次量子計算機與英特爾Intel Xeon E5-269服務器之間的對比測試。結果表明，D-Wave 比英特爾系統速度快4000倍。

取代電子計算的量子計算時代已經開啟。順之者昌，逆之者亡。真的，這不是嚇唬誰。