量子计算：未来我们或将面临的计算机革命

近年来，量子计算和量子机器学习备受瞩目，吸引了大量资金投入这一新兴领域的基础研究和应用研究。大型科技公司如英伟达、亚马逊、微软、谷歌以及国际商业机器公司，以及初创公司和学术实验室都在积极参与。

然而，要实现量子计算的革命，仍面临的最大障碍是合适的硬件。目前已经有许多构建量子计算机的构件（量子比特）方法，最常见的是基于困离子、超导电路和量子光学系统。但是，一个普遍的挑战是，量子比特的量子态在与其他量子比特和其他环境相互作用时很容易受到干扰。虽然量子比特运行中的错误可以通过更加完善的协议来纠正，但这需要大量的量子比特。现实情况是，制造具有足够数量量子比特和足够低错误率的量子芯片，目前来看还遥不可及。

目前，IBM制造的最强大的量子处理器拥有433个量子比特，该公司计划在今年晚些时候推出拥有1000多个量子比特的量子处理器。

尽管量子机器学习领域正在取得明显进展，但研究人员还在面临许多未知领域和技术瓶颈。其中之一是如何将经典数据表示为量子态。因此，量子算法似乎特别有可能在一些应用中提供量子计算优势，如量子化学和量子固态系统的模拟，而这些数据在经典计算机上很难表示。

DOI:10.1038/s42256-023-00710-9