算机
超导计算机芯片 Bristlecone
量子力学建立
量子计算理论发展
量子工程
量子计算物理实现平台
超导
硅量子点
离子阱
金刚石色心
量子计算机遇和挑战
https:///magazines/2013/10/168172-a-blueprint-for-building-aquantum-computer/fulltext
1930
1900-1930年： 量子力学的建 立
1960
1980
1990
2000
1964年： 【Bell不等式】提 出
1985 年 ： Deutsch阐述 量子图灵机概 念
1994年：Shor 提 出大数因式分解算 法
2010
2019
2016年：IBM研制出5 2018年4月：
量子比特的超导量子计 Google发布72量子比特
2-3 hours. ——Andrew Yao（2017）
经典计算机的量子物理极限：《摩尔定律》的失效
算力代表着未来
《摩尔定律》失效 表明未来算力依赖 于量子领域的探索
摩尔定律：
集成电路上的晶体管数目 每隔18个月翻倍，性能也会
翻倍
量子计算优势
一般业界认为量子 计算的应用如下：
• 量子化学模拟 • 量子材料模拟 • 量子优化问题 • 量子机器学习 • 量子密码系统 • 量子精密测量 • 量子启发算法
arXiv:1710.01022v2
2、Quantum control and measurement system
▪The measurement may destroy the quantum state ▪Single measurement can not obtain all the information ▪The scalability of controllability
▪Need the supports of quantum hardware ▪Quantum Compiler ▪Quantum Program Verifier, Quantum Terminator ▪Huge memory costs with classical quantum simulator ▪A complete quantum ecosystem is still missing.
量子计算及其潜在应用
• 量子计算的基本原理 • 量子计算的潜在应用 • 量子计算机遇和挑战 • 量子计算的进展
量子计算的基本原理：叠加
Dead Curiosity Kill the Cat
Live
1/2（ Dead + |������������������������⟩）
量子计算的基本原理：纠缠
time
Calculate the 2N sequences
simultaneously
Equals to classical computer operate 2Ntimes
VS
Now is the time that Moore's Law meets quantum computing
Computing speed vs qubits number
量子计算优势
Quantum AI
Data Search
Web Security
Decryption
Chemistry Simulation
Material Design
Optimization
Financial Analysis……
量子计算简史
1935年：爱因斯坦等提出【EPR 佯谬】
1981 年 ： Feynman提出 【量子模拟】
1993年：姚期
智首次证明了
量子图灵机模 1996 年 ： 型与量子电路 Grover提出 模型的等价性 量子搜索算
法
2011年：D-
Wave公司研制出 第一款商用量子 退火机
2017年1月： D-Wave推 出2000Q
2019 年 10 月 ： Google 在Nature 发文，演示量子优 势
华为量子云服务解决方案HiQ 2.0
Hi Quantum world! Huawei Quantum Computing Hadamard | Qubit 〉
4、Quantum algorithm
▪Hard to come out new core quantum algorithms ▪Simulate quantum algorithms with classical computer inefficiency ▪Hard to find the specific situation that quantum algorithm really works ▪Hybrid classical-quantum programming is not ready
Particle 1
1 2
（
↓1
↓2
+ | ↑1⟩| ↑2⟩）
Particle 2
量子计算的并行性
Classical bit
Quantum bit
0 or 1
…
=0+1
…
Bit 1 Bit2 Bit3
BitN
Qubly calculate one sequence at one
Classical computer simulate quantum circuits memory cost vs qubits number
Qubits
Memory
10
16 KByte
20
16 MByte
30
16 GByte
40
16 TByte
50
16 PByte
Exp: Decry a 400bits integer that used for RSA password，it will take 600k years with the best classical computer in the world。 While a quantum computer would take only about
量子计算机遇和挑战
1、Hardware
▪Limited coherence time ▪Limited quantum capacity ▪The connection of qubits ▪The scalability of qubits ▪The extreme environment
3、Quantum Software