作为当今最前沿的技术之一，量子计算的独特优势正得到越来越多的认可。很多国家都将量子计算视为未来技术的制高点，国内外知名企业也纷纷涉足这一领域。

近日，宝马集团宣布与大众、博世、SAP等9家德国领先企业建立量子技术与应用联盟。联盟的目标是探索将量子计算进一步发展为工业应用。此外，宝马集团还与慕尼黑工业大学签署了量子算法及应用合作协议，将在6年内为该大学筹集510万欧元，推动量子计算研究与工业应用相结合。

宝马集团董事长戚普策表示:“量子计算是未来最有前景的技术之一，它将为材料研究、自动驾驶等应用领域带来革命性的变化。通过建立量子技术和应用联盟，我们正在为构建成功的量子计算生态系统奠定基础，这也将使我们能够充分发掘和利用量子计算技术的巨大潜力。”

早在2017年，宝马集团就认识到量子计算作为前沿技术的重要性，并成立了跨学科、跨部门的项目团队，探索这一技术的潜在应用前景。第一个研究项目之一是为车辆上的机器人计算密封焊接的最佳路线。计算参数非常复杂。即使是最新的高性能计算机也需要几年才能找到最佳方案，但量子计算机可以在几秒钟内计算出所有可能的排列组合。

宝马集团认为，汽车价值链的高度复杂性，决定了在生产、零部件物流、汽车研发等领域存在诸多需要优化的问题。未来量子计算与BMW可能的相关领域包括很多方面:比如在物流和规划的优化上，量子计算显著提升了调度计划和冗余预测；在材料模拟中，量子计算有助于发现高能电池、固体轻质材料等材料。在机器学习中，量子计算可以提高计算机视觉和语言处理的准确性；在常见的加密应用中，基于量子计算的强大能力，传统的加密方法将不再那么安全，因此有必要开发新的解决方案来保证公司内部和智能联网车辆之间的安全通信。

量子计算相关科普知识> > >

量子计算是遵循量子力学规律，控制量子信息单元进行计算的一种新的计算模式。与传统的通用计算机相比，它的理论模型是通用图灵机。一般量子计算机的理论模型是由量子力学定律重新解释的一般图灵机。从可计算的角度来看，量子计算机只能解决传统计算机可以解决的问题，但从计算效率来看，由于量子力学的叠加，一些已知的量子算法在处理问题上比传统的通用计算机更快。

量子计算的概念最早是由阿岗国家实验室的P. Benioff在20世纪80年代初提出的，他提出可以用两能级量子系统来模拟数字计算；费曼对这个问题产生了兴趣，后来开始研究。1981年，费曼在麻省理工学院举行的第一届计算物理会议上发表演讲，勾勒出用量子现象实现计算的愿景。1985年，牛津大学的D. Deutsch提出了量子图灵机的概念，量子计算开始有了数学的基本形式。然而，上述量子计算研究大多局限于探索计算的物理本质，仍处于相当抽象的层面，尚未进入算法开发阶段。

1994年，贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出，与传统的电子计算器相比，量子计算可以在更短的时间内将一个大整数分解成定性因子的乘积。这一结论开启了量子计算的新阶段:量子算法不同于传统算法，有其实用性，不是科学家口袋里的小把戏。此后，新的量子算法相继被提出，物理学家面临的重要课题之一就是如何构建一个真正的量子计算器来执行这些量子算法。许多量子系统被称为量子计算器的基础设施，如光子极化、腔量子电动力学、离子阱和核磁共振等。到2017年，考虑到系统的可扩展性和控制精度，离子阱和超导系统领先于其他物理系统。

2019年8月，我国量子计算研究取得重要进展:科学家牵头实现高性能单光子源。中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟在吕朝阳、霍永恒等人的带领下，与国内、德国、丹麦多位学者合作，在国际上首次提出了新的理论方案，成功实现了窄带和宽带微腔中具有确定性偏振、高纯度、高各向同性和高效率的单光子源，为光量子计算机超越经典计算机奠定了重要的科学基础。国际权威学术期刊《自然光子学》最近发表了这一成果，并将其评价为“解决了一个长期存在的挑战”。

量子计算将使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在许多障碍。大规模量子计算的重要问题是如何长时间保持足够的量子比特量子相干性，同时如何在这个时间段内做出足够的超高精度量子逻辑运算。

世界上第一台商用量子计算机

2011年5月11日，加拿大量子计算公司D-Wave正式发布全球首款商用量子计算机“D-Wave One”。量子计算机的梦想离我们又近了一大步。D-Wave公司的口号是“是的，你可以有一个”。其实早在2007年初，D-Wave公司就演示了世界上第一台商用实用量子计算机Orion，但严格来说，当时的系统并不是真正意义上的量子计算机，而是可以用一些量子力学方法解决问题的专用机器。

d波单量子处理器晶片

常规任务远非传统硅处理器的对手，编程需要重新学习。此外，为了尽可能降低量子位能级，需要在低温超导状态下由铌产生量子位，D-Wave的工作温度应保持在绝对零度附近。

量子计算将使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在许多障碍。大规模量子计算的问题之一是难以提高所需量子器件的精度。

2017年1月，D-Wave公司推出D-Wave 2000Q，声称系统由2000个量子比特组成，可用于解决优化、网络安全、机器学习、采样等问题。对于一些基准问题，如基于机器学习的优化问题和采样问题，D-Wave 2000Q的性能要比目前高度专业化的算法高出1000到10000倍。

D-Wave One量子计算机系统与D-Wave公司创始人兼首席技术官乔迪·罗斯

中国科学技术大学首次开发了非局域量子模拟器

中国科学技术大学量子信息重点实验室李传锋教授首次研制了非局域量子模拟器，模拟了宇称-时间世界中的超光速现象。

这个实验充分证明了非局域量子模拟器在研究量子物理问题中的重要作用。

量子模拟器是费曼于1981年首次提出的用于解决特定问题的专用量子计算机。费曼认为自然界本质上遵循量子力学，只有使用遵循量子力学的装置才能更好地模拟，而这个机械装置就是量子模拟器。在量子模拟器的研究中，人们更加关注其量子加速能力。通常情况下，量子模拟器控制的量子比特越多，其运算能力就越强。

华为首次曝光量子计算成果

2018年10月12日，华为公布了量子计算领域的最新进展:量子计算模拟器HiQ云服务平台问世。该平台由HiQ量子计算模拟器和基于模拟器开发的HiQ量子编程框架组成，是公司在量子计算基础研究方面迈出的第一步。

百度推出百度量子平台

2020年9月15日，“百度世界2020”发布会在线举行。百度研究院量子计算研究所所长段润耀发布了百度量子平台，展示了百度用pulse+oar+volt赋能新基建，追逐“人人都能用量子”的愿景。他介绍，“百度新发布国内首个云原生量子计算平台，通过构建以百度量子平台为核心的量子生态，全面升级量子脉冲云计算服务体系和量子机器学习开发工具集合桨。打开量子时代的大门。”百度量子平台提供了连接顶层解决方案和底层硬件基础所需的大量软件工具和接口。百度希望这个平台在量子计算时代发挥操作系统的作用，开发者和合作伙伴可以通过这个平台实现量子计算对行业的赋能。

中国发展光子量子计算机九章

2020年12月，由潘建伟、卢朝阳领衔的中国量子计算技术团队研发的53量子比特光子量子计算机“九章”在一定程度上实现了“量子霸权”。

根据论文，第九章在200秒内完成了一项复杂的任务，而当时世界上最快的超级计算机“福越”需要6亿年。

“九章”量子计算机

中国的量子计算水平现已跻身世界前列。但并不代表我们真的超越了国外的技术水平，也不代表量子计算机离实际应用有多近。

量子计算机不是万能的

一位名叫斯科特·阿伦森的非常有趣的量子计算研究者公开吐槽了“全世界都在吹捧无所不能的量子计算机”的荒谬现实:

“你可能听说过，量子计算机是一种神奇的超级机器，通过在不同的平行宇宙中尝试所有可能的答案，它将很快治愈癌症和全球变暖。

我一直在抱怨这个漫画想法，试图解释我认为更微妙但更讽刺的东西。作为一名量子计算机研究者，我把这看作是一种公共服务，也是我的道德责任。

如果一个商业或科技记者能诚实地告诉读者就好了，但现实是，‘看，这些深奥的量子技术隐藏在引擎盖下，但你只需要明白一个底线:物理学家将建造更快的计算机，这将彻底改变一切。’

但最大的问题是量子计算机不会完全改变一切。

是的，他们有一天可能会在几分钟内解决一些特定的问题，但这些问题将比传统计算机上的宇宙年龄更长。大多数专家认为量子计算机对许多其他重要问题帮助不大。

此外，尽管谷歌等公司最近发布了可信的声明，称他们已经实现了量子加速，但这只是一个具体而深刻的基准测试。在实际应用中，如破译密码、模拟化学等，量子计算机比传统计算机更大、更可靠，但还有很长的路要走。"

量子计算的每一次成功都值得庆祝，但也是基础技术研究长河中的一个小瓢。希望大家能在“惊艳，量子计算机完全超越经典计算机”的煽情标题下，对真相保持自己的思考。

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