20多年前，我觉得量子计算在我有生之年不可能成为现实。但是20年过去了，我觉得新量子革命正在到来、正在发生，量子计算所发展的进程比我想象的要快得多。——中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟在2017年云栖大会上欣慰地说。
量子计算——一个对普通人来说有些遥远的名词，如今，你也可以披挂上阵，亲身感受它神奇的魅力。
本月22日，在合肥举办的中国科学院量子信息与量子科技创新研究院（以下简称“量子创新研究院”）2018年度工作会议上，由中科院量子信息与量子科技创新研究院、阿里云等单位联合研发的11比特超导量子计算云平台正式宣布上线，这是继IBM之后全球第二家向公众提供10比特以上量子计算云服务的系统。用户只需要通过特定接口访问这台量子计算机，就可以上传需要运行的量子线路，并得到一个由量子计算给出的结果。
量子计算云平台的开发，旨在从硬件的角度验证量子计算的加速性和稳定性，同时培养行业生态，推动量子计算的产业化。对于广大量子计算方面的理论研究者来说，借助这个云平台，能为自己的研究提供更多的支持和模拟，对于科学爱好者来说，也是一个近距离学习、了解量子计算的科普阵地。
目前，可精确操纵11个比特的量子计算服务已在云端实现了经典计算仿真环境与真实量子处理器的完整后端体验，用户不仅可以在超导量子处理器上运行符合特定要求的自定义的各种量子线路，并下载运行结果，还能通过经典计算仿真，与量子处理器进行比对。测试结果显示，该量子处理器单比特门保真度平均为99.7%，双比特门平均为94.9%。
今天我们手中拿着的各种类型、花样百出的计算机，其实基本单元都是一个个集成化了的晶体管，每个晶体管用来表示0或者1的信息，通过各种逻辑运算，帮助我们得到想要的结果。但是，再集成化也赶不上数字时代人们指数增长的信息计算需求。因为芯片的集成密度总有物理极限，特别是处理一些特定的复杂问题（如大数分解），现有计算机处理起来的时间可能要以成百上千年为单位了。
30年前，科学家提出了一种全新的计算方式——将传统的二进制计算逻辑“嵌入”量子体系，利用量子叠加原理，令量子比特同时处于0和1的叠加态，这样，随着比特数的增加，存储和计算的能力将指数增加！
中国有个词叫“歧路亡羊”，就是说岔路之中又有岔路的复杂迷宫中，你是很难找到目标的。而量子计算，就好比玩一种神秘的迷宫游戏，它可以利用不多的量子比特，同时幻化出很多个分身，同时在很多很多的岔路上寻找目标，在极短时间内完成任务。
提起超导，大家想到的都是“无电阻”。其实，超导体还有很多奇妙的性质。其中，一种叫做约瑟夫森结的存在，大大拓展了超导的应用，甚至发展出了一门新兴的学科——超导电子学。
超导量子计算机是一个异常脆弱的系统，尤其是对热噪声异常的敏感。量子计算靠的就是对电子住在0能级和1能级来进行操控，这个量子比特的能级非常非常小，折算成温度大约只有48∼960mK，此外，温度稍微高一点，超导体内部都会产生损耗，所以，我们的超导计算机需要一个专用的大冰箱，让它保持在非常低的温度。
对于量子计算的前景，业界普遍认为，需要达到以下几个条件，才可能实现通用的量子计算：1.可扩展的明确定义的量子比特系统；2.将量子比特状态初始化为简单基准态的能力，比如|000…>态；3.比门操作时间长得多的退相干时间；4.一组通用操作门集合；5.能对比特进行高效的测量。
关于量子计算的前景，主流的观点认为，当可以精确操纵的量子比特超过一定数目，量子计算机就能在特定任务上令经典计算机望尘莫及，也就是说，在有限时间或空间约束下，比任何一台经典计算机做得好很多。这就是美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔提出的量子霸权（quantum supremacy）。
谷歌在超导量子技术方面拥有最好的积累，作为“量子霸权”概念的践行者，提出量子随机线路的算法，谷歌估计，这个实现量子霸权的量子比特数目大约是49。去年十月，谷歌的竞争者——美国IBM在arXiv公布了一篇文章，声称实现深度为27的49比特线路和深度为23的56比特线路的经典仿真，意图证明49个比特远不能实现量子霸权，进而推翻谷歌利用49个比特实现量子霸权的计划。IBM的挑衅很快被谷歌迎头痛击。
两个月之后，谷歌同样在arXiv跟进一篇文章，指出量子比特数目只是量子霸权的一个方面，同样重要的量子线路深度也需要同时考虑。谷歌声称，他们最早提出来的量子霸权路线图并没有被IBM攻破，因为文中很清楚地提到量子比特数目达到49，同时量子线路的深度也要达到49。
谷歌进一步给出了不同量子比特数目和不同线路深度下的详细测试结果，说明，如果量子线路深度只有19，即使达到100个量子比特，也是可以被经典模拟的。
在量子线路的经典仿真方面，国内也有不少小组跟进研究，其中中国科大的郭光灿院士带领的团队利用经典计算机对复杂量子比特线路进行了理论模拟，实现了深度为22的64比特线路的经典仿真。该结果也在2月22日的中科院量子创新研究院年度工作会议上进行了发布。
去年，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事朱晓波、陆朝阳等，联合浙江大学王浩华教授研究组，在超导体系首次实现了十个超导量子比特的纠缠，并在此基础上实现了快速求解线性方程组的量子算法。中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟认为，量子计算具有划时代的意义。量子力学催生了第三次产业变革，目前它又为了解决大数据带来的计算能力瓶颈问题做好了准备。
量子计算凭借超快的计算能力，在例如人工智能，量子模拟，药物开发，量子优化等特殊问题的求解能力上，有望真正超越“超级计算机”。中国在这场角逐中，有着自己的线路图，中国科学家希望未来几年的时间，实现对50个量子比特的操纵，实现“量子霸权”。