量子退火算法被破解之后，谷歌研制成功了量子计算机

本周三谷歌宣布在量子计算领域取得了突破*进展。公司认为他们发现了一个量子算法可以以比传统过程快1亿倍的速度解决问题。一旦被证实，这项发现不仅将导致类似iRobot的人工智能的发展，还能促进美国太空项目的研发...

本周三谷歌宣布在量子计算领域取得了突破*进展。公司认为他们发现了一个量子算法可以以比传统过程快1亿倍的速度解决问题。一旦被证实，这项发现不仅将导致类似iRobot的人工智能的发展，还能促进美国太空项目的研发。

2013年谷歌和美国宇航局共同研发了D-Wave X2 计算系统，这个D-Wave应该是世界上第一个功能正常的量子计算机，尽管公司内外的专家从未总结*的证明这台机器真正进行了量子计算，而现在这已经成为过去式。

本周三谷歌的宣布主要关注于“量子退火”算法，这种技术确定了当面临一系列潜在解决方案时，一个特定函数的全局极小值。通俗来说，就是当给定一系列选项时，它能够确定完成一个任务所需的最优（也就是最有效）整体行动方案。科学家们一直都在研究量子退火，尽管使用的两种主要技术模拟退火算法(Simulated Annealing，简称SA)和“量子蒙特卡洛”只是运行在传统硬件上的模拟系统。而另一方面，D-Wave系统是硬件编码在自身量子阵列里运行量子退火算法。

近期谷歌在概念验证实验里测试了最新的量子退火算法，并与运行模拟退火和蒙特卡洛方法的传统系统进行了对比，结果非常鼓舞人心。从以上图表可以看出，谷歌的方法轻而易举的打败了另外两种方法，D-Wave 2X量子计算机的运行速度，比在传统计算机芯片上运行的模拟装置快1亿倍。

谷歌将这个结果称为“非常有趣且鼓舞人心”，尽管在将这项研究投入消费者市场之前还有很长一段路要走。然而一旦成功，它将掀起新一波的科技革命。利用它人工智能研究人员或可以开发更智能、反应更灵敏的计算机学习系统，美国宇航局可以利用它模拟火箭发射（或者整个太空项目），即使是普通的材料科学也可以从这项技术里受益。

什么是量子计算机：

量子计算机（quantum computer）是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

量子计算机，早先由理查德·费曼提出，一开始是从物理现象的模拟而来的。可他发现当模拟量子现象时，因为庞大的希尔伯特空间使资料量也变得庞大，一个完好的模拟所需的运算时间变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。理查德·费曼当时就想到，如果用量子系统构成的计算机来模拟量子现象，则运算时间可大幅度减少。量子计算机的概念从此诞生。

量子计算机，或推而广之——量子资讯科学，在1980年代多处于理论推导等纸上谈兵状态。一直到1994年彼得·秀尔（Peter Shor）提出量子质因子分解算法后，因其对通行于银行及网络等处的RSA加密算法破解而构成威胁后，量子计算机变成了热门的话题。除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来实现量子计算机。

20世纪60年代至70年代，人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。研究发现，能耗来源于计算过程中的不可逆操作。那么，是否计算过程必须要用不可逆操作才能完成呢？问题的答案是：所有经典计算机都可以找到一种对应的可逆计算机，而且不影响运算能力。既然计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作，那么在量子力学中，它就可以用一个幺正变换来表示。早期量子计算机，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特*，如量子态的叠加*和相干*。在经典计算机中，基本信息单位为比特，运算对象是各种比特序列。与此类似，在量子计算机中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，而且还将带来许多奇妙的*质。与经典计算机不同，量子计算机可以做任意的幺正变换，在得到输出态后，进行测量得出计算结果。因此，量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算。量子计算机对每一个叠加分量进行变换，所有这些变换同时完成，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子计算机的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的。

1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔（Peter Shor）证明量子计算机能完成对数运算，而且速度远胜传统计算机。这是因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。如果把半导体计算机比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40位元的量子计算机，就能解开1024位元的电子计算机花上数十年解决的问题。