量子计算作为未来？这就是为什么它仍在等待硬件

量子计算机的商业生产将比今天的超级计算机更快地处理信息还需要一段时间。一位专家表示，该行业首先必须解决量子技术中的硬件问题。量子理论代表了物质的最小尺度和形状，描述了亚原子粒子的行为，例如电子，质子，中子和光子。

在经典计算机的硅芯片中，数据单位以两种状态之一呈现-0或1表示为true/false或yes/no状态。然而，在量子理论中，数据可以同时存在于两者中，从而持有更多的信息。单位或常规计算中的 “比特” 在量子理论中成为 “量子比特”，其可以是0/1的，也可以是两者叠加在一起的。这意味着量子比特拥有更大的信息存储潜力。

俄罗斯量子中心 (RQC) 的Alexey Kavokin和英国南安普敦大学教授解释说，量子计算机的计算能力随着所操纵的量子位数的数量呈指数增长。

然而，尽管多粒子纠缠的操纵是量子计算的核心，但量子位的物理实现却很困难，这仅仅是因为量子现象在日常生活中很难观察到，Kavokin在最近结束的全球范围内告诉IANS RQC组织的量子技术会议。

他说，建立量子计算机需要一个与环境隔离的物理量子位，并补充说，将其稳定在物理平台中是关键。

“在世界能够实现工业规模的量子计算之前，有一个硬件问题需要解决，” 卡沃金说，他指出了在实现由史蒂芬·斯皮尔伯格执导的科幻惊悚片《少数派报告》 (2002) 中精彩描述的那种未来场景的困难。这部电影详细介绍了一种未来的技术，该技术使警察有可能在犯罪发生之前抓捕罪犯。

“研究人员目前正在寻找允许在室温条件下操纵量子态的平台。除非这个硬件问题得到解决，否则大规模量子计算还很遥远，”他说。

研究人员发现，某些量子位 (例如由硅原子制成的量子位) 仅在非常低的温度下工作，接近绝对零度或零度开尔文 (-273.15摄氏度)。大多数科学家正在研究的操纵量子位的物理系统将基于单光子，超冷原子和超导电路。

“量子科学是一个新的领域…… 冷原子，超导量子比特…… 在目前的关头，没有任何行业拥有这些，” Kavokin说。

“在大约3-4年的时间里，我们可以演示一个有几百个节点的室温量子模拟器。问题是缩放…。到目前为止，我们已经到达了50量子位的超导量子电路。”

在这里的会议上，哈佛大学教授，莫斯科物理技术学院 (MIpT) 的校友米哈伊尔·卢金 (Mikhail Lukin) 说，科学家们仍然对如何构建通用量子计算机一无所知，该计算机可以执行任何量子算法比传统计算机快得多，考虑到这种设备所需的数百万量子位。

量子力学导致了诸如宽带光纤和智能手机显示器之类的设备，这些设备使用光子 (最小不精确的量子或光单位) 工作。光子既具有波状性质，又具有粒子般的行为-首先由阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 解释。

由于量子计算机的巨大潜力，谷歌、微软和IBM等公司在量子计算研究方面进行了大量投资。

在光子水平上工作，量子力学在某个阶段也有望实现超安全通信。俄罗斯人提出了一种防黑客，安全的量子通信。

今年早些时候，俄罗斯宣布开发世界上第一个量子区块链，该区块链允许使用量子密码术和量子数据传输系统来保护数据库免受黑客攻击。RQC表示，该设备将于明年年初投入工业使用。

这项技术创建了由量子密钥而不是传统数字签名签名的特殊块。这项技术已经在俄罗斯最大的银行之一 -- 俄罗斯天然气工业股份公司 (Gazprombank) 进行了RQC的测试。

RQC主席，出生于俄罗斯的新加坡企业家Serguei Beloussov表示，量子通信保证的全面信息安全具有另一面，并带来了哲学上的困境，他也是全球数据保护公司Acronis的联合创始人兼董事长。

“世界还没有为完全的隐私做好准备。世界上大多数政府都通过控制信息来控制其人口。因此，如果信息完全保密，他们将失去这种控制权，”也是MIpT校友的Beloussov说。这就是新技术的难题。