在位于纽约市以北约50英里处僻静乡村中的一个小型实验室内 ， 天花板下缠绕着错综复杂的管线和电子设备 。 这一堆看似杂乱无章的设备是一台计算机 。 它与世界上的任何一台计算机都有所不同 ， 而是一个即将开创历史的里程碑式设备 。
量子计算机的理论运行速度远远超出任何传统的超级计算机 。 这种计算机或将使得人们在原子层面对物质状态进行模拟成为可能 ， 从而可以重塑新材料技术；它们也可以通过无穷的算例破解现有的任何加密算法 ， 重新定义网络安全；它们甚至能够通过对海量数据的有效地处理来增强人工智能的水平 。
然而到现在 ， 经过几十年的逐步发展 ， 研究人员终于离打造出真正的量子计算机无限接近了 ， 其强大的功能足以打败任何传统意义上的计算机 ， 这就是具有里程碑意义的“量子霸权”（quantum supremacy） 。 目前来看 ， 谷歌在该领域一直处于领导地位 ， 而诸如英特尔和微软等公司也都在努力前进 ， 而包括Rigetti Computing ， IonQ和Quantum Circuits等有雄厚资金支持的创业公司也在迎头赶上 。
但是在量子计算领域 ， 没有谁能够和IBM相匹敌没 。 早在50年前 ， IBM在材料科学方面取得了成绩就奠定了计算机革命的基础 。 这就是我为什么会在去年10月来到IBM的托马斯?J?沃森（Thomas J. Watson）研究中心去尝试寻找这些问题的答案：量子计算机到底有什么好处？我们是否可以打造一款实用的 ， 可靠的量子计算机？
为什么说我们需要量子计算机
托马斯?J?沃森（Thomas J. Watson）研究中心位于美国的约克敦海茨（York-town Heights） ， 整个建筑的外观看起来有点像上世纪60年代的飞碟想象图 。 这座建筑由新未来主义建筑师小沙里宁(Eero Saarinen)设计 ， 并在IBM大型机业务的鼎盛时期建造 。 当时IBM是世界上最大的电脑公司 ， 在研究中心落成的十年内 ， 它已成为全球第五大公司 ， 仅位于福特和通用电气之后 。
【量子计算机就要来了 它真的能改变世界吗？】虽然站在建筑物的走廊里可以看到乡村景色 ， 但所有办公室都没有窗户 。 我在其中的一间密室里见到了这是在我遇见查尔斯?贝内特（Charles Bennett）的其中一间卧室里 。 现年70多岁的贝内特两鬓斑白 ， 身处旧电脑显示器和各种化学模型的包围之中 。 他回想起量子计算就像是刚刚发生在昨天一样 。
IBM研究中心的查尔斯?贝内特（Charles Bennett）是量子信息理论的创始人之一 ， 其在IBM的工作为量子计算机创造了理论基础
当贝内特于1972年加入IBM时 ， 量子物理学的发展已经有半个世纪的历史 ， 但整个计算科学仍然依赖于经典物理学和克劳德?艾尔伍德?香农（Claude Elwood Shannon ）于20世纪50年代在麻省理工学院开发的信息数学理论 。 香农根据存储数据所需的“比特”数量（这是一个他普及但没有确定的术语）来定义信息量 。 这些比特 ， 也就是二进制码的0和1是所有常规计算科学的基础 。
在抵达约克敦海茨一年后 ， 贝内特帮助奠定了量子信息理论的基础 ， 这将会挑战传统计算科学 。 它以原子尺度上物体的特殊性质为基础 。 在这个微观尺度下 ， 粒子可以一次显现出许多种状态（例如 ， 许多不同的位置） ， 也就是“叠加”态 。 两个粒子也可能表现出“量子纠缠” ， 因此改变一个粒子的状态可能会瞬间影响到另一个粒子 。
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