高大上的”量子计算机“是怎么来的？

自上世纪90年代提出量子计算机概念以来，技术和研发费用是限制这类逆天设备发展的壁垒。期间加拿大D-Wave公司曾宣称已经研发出量子计算机，但是业界对这台设备仍持质疑态度。庆幸的是，近几年我们能够看到业界在量子计算机的研发上取得了新的突破，或许，第一台真正意义上的量子计算机很快就会来了！

D-Wave量子计算机

量子计算机是一种遵循量子力学规律，进行高速运算、存储及处理量子信息的物理装置，其运行的是量子算法，处理速度惊人，比传统计算机快数十亿倍。据悉，阿里已经和中科院共同成立了一个量子计算机研究室，其中中国科学院在量子信息技术方面处于国际先进水平。该实验室计划，到2025年，量子模拟将达到当今世界最快的超级计算机的水平。那么这种科幻级设备工作原理是什么样的？我们从阿里中科院实验室中的图片来一一揭秘。

plug光路-用于囚禁原子

量子计算机本身处理的是量子数据，那么要实现超强的功能就需要有量子。我们要把原子量子化，那么便需要从囚禁原子开始。囚禁原子是原子物理学的一种新的实验平台，研究人员可以用此方法自由操纵单个原子，此步骤完成后，就可以开始冷却原子。可以说囚禁原子是量子计算机的通用方案。

超冷原子囚禁在光晶格

在原子被“囚禁”后，就需要降低原子的温度，一般超冷原子的温度需要接近绝对零度（100nK）。因为原子在常温下的速度高达到数百米每秒，只有让原子保持在极低温度状态，才可受控制。图中系统是模拟凝聚态物质中的量子现象，如高温超导等。

操作原子的激光器系统

该系统主要用于操控原子的量子态，冷却原子后就可以开始这一动作。不过，如何保持长时间的量子态是最大的技术瓶颈。（科普：电子做稳恒运动时的状态叫量子态，目前，量子态隐形传输的距离的距离最远可达16km。）

制备并研究极低温分子

此外，量子计算机还致力于控制分子的状态，分子在常温下会做不规则的热运动，温度越低分子运动的越慢，在低温情况下更易受控制，进一步进入量子态。

超低温状态下的原子

上图是超低温状态下的原子。一般情况下，超冷原子的温度在百纳开左右，（接近绝对零度，0K），在此情况下就可以进入量子态。

D-Wave推出的首台量子计算机已经被吐槽不如传统计算机的处理速度，而真正的量子计算机是可以秒掉超级计算机，至于何时能造出这种计算怪物，我们不得而知。