什么是量子计算？

晶体管的发明将极大地发展了计算机的计算能力和复杂度，使当今人人能够享受计算。晶体管的工作原理基于半导体材料的特性，根据这些特性可以实现数字开关电路，使用离散的二进制数据值执行操作。为了替代晶体管，以探索量子物理学在计算技术中的应用和未来的计算机体系结构提供了一个新方向。因为原子内的电子只能存在于特定的离散能级上，原子中的电子不可能处于两个能级之间，它总是精确地处于某个离散能级，因此这些离散的能级使用术语量子来描述这种现象。

数字量子计算使用量子逻辑门执行计算操作，量子逻辑门基于称为量子位(quantum bit, qubit)的电路。量子位在某些方面类似于传统数字计算机中的比特，但是又存在显著差异。比特只能取值0和1，而量子位既可以处于0或1量子状态，又可以是0状态和1状态的叠加。量子叠加原理指出，可以将任何两个量子态加在一起，结果是有效的量子态。每次读取量子位的值时，返回的结果始终为0或1，这是由于量子态向单一状态的叠加坍塌所致。如果在读取之前，量子位保存了对应于二进制值0或1的量子值，则读取操作的输出将等于二进制值。另外，如果量子位包含状态的叠加，则读取操作返回的值将是状态叠加的概率函数。

重要时间线

2019-10-23：使用可编程超导处理器的量子霸权 |自然界 (nature.com)

2020-12-03：中国物理学家挑战谷歌的“量子优势” (nature.com)

2021-11-15：第一台封装100个量子比特的量子计算机进入拥挤的竞赛 (nature.com)

2023-02-22：通过缩放表面代码逻辑量子比特来抑制量子错误 |自然界 (nature.com)

2019年10月22日，谷歌

谷歌发布量子计算机，即使是最好的经典超级计算机也需要10万年才能完成同样的计算。

2020年12月03日，中国科学技术大学

“我们已经证明，我们可以使用光子，光的基本单位，来证明量子计算能力远远超过经典对应物，”中国科学技术大学的潘健伟说。他补充说，他们进行的计算，称为玻色子采样问题。不仅是展示量子优势的便捷工具，而且在图论，量子化学和机器学习中具有潜在的实际应用。

2021年11月15日，IBM

发布第一台封装100个量子比特的量子计算机，通过利用量子物理定律来处理二进制信息，像Eagle芯片这样的量子计算电路已经可以进行在经典超级计算机上不容易模拟的计算。

2023年2月22日，谷歌

研究人员首次证明，使用更多的量子比特可以降低量子计算的错误率。依赖于在物理量子比特集合中编码信息的量子比特（称为逻辑量子比特），而不是单个量子比特。然后，计算机可以使用一些物理量子位来检查逻辑量子比特的运行状况并更正任何错误。物理量子比特越多，它们就越能抑制错误，使用多个量子比特进行量子纠错的优点是它可以扩展。

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