德国科学家率先研发出“量子电路”

自从电子计算机普及以来便掀起了第三次科技革命的高潮。互联网，电子商务，大数据等等新兴技术全都依赖于计算机。如今人们已经把电子计算机的替代物构思出来了，那就是量子计算机。但是数十年来，量子计算机仅仅是一个美好的预期，在商业化的道路上遇到了前所未有的困难。而最近德国科学家也开始解决量子计算中的硬件问题。

量子计算机为什么要比传统的电子计算机快？

传统的电子计算机遵守经典物理学的规律。它们依赖于二进制数0和1。0和1是电脑的基础字符，这些数字被存储到电脑中并用于数学运算。在传统的存储器单元中，每个位即最小的信息单元同一时间只能被单一的微电路运行。这些微电路中的每一个都可以保持电荷，0和1控制了电荷才达到控制硬件的效果。

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但在在量子计算机中，一个位可以同时为0和1。这是因为量子物理定律允许电子同时在多个位置纠缠。因此，量子比特或量子比特存在于多个重叠状态中。这种所谓的叠加允许量子计算机一次性对许多值执行操作，而传统计算机一次只能执行一次指令。和相当单车道和多车道的客流量对比。量子计算的前景在于能够更快地解决某些问题。

从幻想量子计算到一步步实现

量子计算很可能引起新的科技革命。不管是大数据，科研通信还是人工智能都需要极强运算能力的计算机，而现在的电子计算机已经无法满足最前沿科学研究的需要了。我们需要找到新的计算方式作为突破口。前有IBM的量子计算机，后有中国的量子计算机。不过这些还完全处于实验室，商业化的道路还很遥远！

其实在量子计算是哪个，老牌工业国德国也是下了血本，德国政府每年的加大补贴额度。我们都知道量子计算机很厉害，这是因为量子算法。我们对量子计算机的憧憬大都来自理论算法上。而我们知道传统的电脑必须需要软硬件结合。我们还没有成熟的技术制造适合量子算法的硬件。所以量子计算多么牛逼，仅仅只是理论上的，因为我们还完全没有一台可以供量子算法运行的量子硬件。对量子计算机的硬件问题的解决必然就落到最基础的元器件上，这就是电路。我们现在用的电脑硬件依靠电子电路，而量子计算需要的是量子电路。

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而就在最近，德国慕尼黑工业大学量子系统理论教授RobertKnig与滑铁卢大学量子计算研究所的David Gosset和IBM的Sergey Bravyi合作研发出来一种能够解决特定“困难”代数问题的量子电路。

其实新电路结构还是比较简单的：它只需对每个量子位执行固定数量的操作。这种电路被称为具有固定的深度。研究人员发现：使用经典的恒定深度电路无法解决手头的问题。他们进一步回答了为什么量子算法超过了任何经典电路的问题：因为量子算法利用了量子物理学的非局域性。

其实在德国科学家之前，人们只是在理论上预测量子计算机比电子计算机运算能力强，但是还没有确凿的证据证明量子计算机的优势，尽管有证据表明量子计算机确实强。但我们既没有得到完全证实也没有经过实验证明。比如Shor的量子算法，它有效地解决了素因子分解的问题。然而，若没有量子计算机的硬件作为载体，这个算法就是白搭，仅仅只会沦为一个猜想而已。

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在量子计算之路上更近一步

德国科学家认为新结果主要是对复杂性理论的贡献。他们认为：研究结果表明量子信息处理确实提供了便捷，而不必依赖未经证实的复杂性理论猜想。除此之外，该研究为量子计算机奠基了新的里程碑。由于其结构简单，新研发量子电路将使各种量子算法的实现变得可能！

我们普通人距离真正用到量子计算机又近了一步！

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