看完这篇文章 终于可以和别人聊聊量子计算机了！
《九章》光路结构部分“|摄影：马小寒、梁静、邓玉玺
但是大部分朋友看完只能留下一句话：“字字珠玑，但是……”不用担心，AI准备了友好的手册。什么是量子计算机？量子计算机为什么这么强大？什么是量子霸权？你可以在这里找到一个可以理解的答案。
量子计算机是计算机吗？
是的，但它与我们现在所知的“计算机”大不相同。在两者的计算形式不一样,计算机通过打开和关闭电路来计算，而量子计算机使用量子态作为它们的计算形式。
我们日常使用的电脑，无论是屏幕上的图像还是输入的汉字，这些信息在硬件电路里都会转换成 1 和 0(在电路中表示为“开”和“关”)，然后进行传输、计算和存储。正是因为0和1的这种“计算”过程，计算机才被称为“计算机”。
世界上第一台电子数字计算设备：阿塔纳索夫-贝里计算机|维基共享空间
目前，量子计算机则以量子的状态作为计算形式。的量子计算机使用原子、离子、光子等物理系统。不同类型的量子计算机使用不同的粒子，这个《九章》使用光子。
量子计算机为什么能“超快”？
传统的数字电路只有两种选择：0或1，量子计算机使用的粒子则能够同时处于多种状态.以光子为例，光除了开和关之外，还有不同的偏振态。这种极化状态可以代表除0和1以外的多组信息，因此量子计算机可以同时携带更多的内容。普通计算机单元一次只能处理一个数据，称为一位；量子计算机一次可以处理一个“量子比特”，它不仅是一个0和1的状态，而且是一个叠加状态，可以简单地认为是包含了多个数据，从而使处理速度大大提升.
自然光向各个方向振动(如2)，只有特定方向振动的“偏振光”(如4)经“偏光镜”(如3)过滤后剩下|维基共享空间
超级计算机也以处理速度快而著称，但与量子计算机不同。超级计算机本质上是基于传统的计算机二进制(0和1)，计算速度仍然受到电路性能的限制，而量子计算机属于另一个系统。
量子计算机擅长解决哪些问题？
如上所述，量子计算机最大的特点是计算速度快。比如我小学的时候学的质因数分解.比如6可以分解成两个质数，2和3；但是如果个数很大，素因子分解是一个很难的数学问题。1994年，为了分解大量129位，科学家同时使用了1600台高端电脑，用了8个月才分解成功；但量子计算机理论上只需 1 秒钟就可以破解。
大数的素因子分解是很多安全系统的基础，基于此的加密算法——，比如RSA算法，可能就是因为的量子计算机的研制成功而被攻破。
量子计算机需要安装系统吗？
量子计算机本身就是一套“系统”，独立的光学元件提供硬件，复杂的光路结构则决定了它的“算法”.比如以光子为量子位的量子计算机，需要一个能够产生光子、改变光子状态、完成算法具体光路结构的单光子源，还需要一个单光子探测器来观察光子的最终状态。
光量子计算机原型绘制|墨子沙龙
但是，量子计算机的控制仍然是需要通过普通电脑进行信息的输入和输出.如下图所示，工作人员在普通计算机上输入初始数据，数据在量子计算机控制系统中进行转换计算，最终结果传回工作人员的普通计算机。
量子计算机的实际操作过程|参考文献[3]
什么是量子霸权？
虽然只要在某些特定的问题上，量子计算机的能力超越了任何经典计算机，这就叫做“量子霸权”。听起来很可怕，“量子霸权”实际上只是量子计算机发展的一个阶段，还没有达到它的理想状态。
目前国际上对量子计算机的研究大部分是在针对用某个特定的问题.进行的，比如这次国内开发的“九章”就是专门用来解决玻色采样问题的，玻色采样问题是一个常用来检验量子计算机优越性的热门问题。
量子计算机的理想状态是通用量子计算机.这种量子计算机将用于解决任何可解决的问题，并将广泛应用于许多领域。但是目前量子比特的数量远远不够，纠错和容错技术也不完善，极大地限制了计算能力。
万能量子计算机是未来的研究方向|墨子沙龙
目前，在量子计算机最主要的优势，是可以对数据进行同时处理。更多的应用仍然是具体问题的计算，但它可能需要一个长期的探索，以充分发挥其优势，共同使用。
参考
陈铭诚。实验光学量子计算[D]。中国科学技术大学，2017。
梁芳，刘儒林，唐振森，隋炳才，迟亚青。引用该论文王志平，王志平，王志平.计算机工程与科学，2012，34(08):32-43。
郭广灿，陈艺鹏，秦望。量子计算机研究进展[J/OL]。南京邮电大学学报(自然科学版)，2020(05):1-8[2020-12-04]. doi.org/10.14132/j.cn https://
[4]微信官方账号：墨子沙龙，经典与量子计算力之争：中国科学家实现“量子计算优越性”里程碑
魏世杰、王涛、阮东、龙桂鲁。引用该论文王志平，王志平，王志平.中国科学：信息科学，2017，47(10):1277-1299。
作者：猫头鹰，小源
编辑：麦麦
审核人：吴书豪