高大上的“量子計算機”是怎么來的？
2015-07-30 20:25:45 leiphone自上世紀90年代提出量子計算機概念以來，技術和研發費用是限制這類逆天設備發展的壁壘，期間加拿大D-Wave公司曾宣稱已經研發出量子計算機，但是業界對這臺設備仍持質疑態度。慶幸的是，近幾年我們能夠看到業界在量子計算機上取得的突破，或許，第一臺真正意義上的量子計算機很快就會來了！
D-Wave量子計算機
量子計算機是一種遵循量子力學規律，進行高速運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，其運行的是量子算法，處理速度驚人，比傳統計算機快數十億倍。阿里已經和中科院共同成立了一個量子計算機研究室，其中中國科學院在量子信息技術方面處于國際先進水平。該實驗室計劃，到2025年，量子模擬將達到當今世界最快的超級計算機的水平。那么這種科幻級設備工作原理是什么樣的？我們從阿里中科院實驗室中的圖片來一一揭秘。
plug光路-用于囚禁原子
量子計算機本身處理的是量子數據，那么要實現超強的功能就需要有量子。我們要把原子量子化，那么便需要從囚禁原子開始。囚禁原子是原子物理學的一種新的實驗平臺，研究人員可以用此方法自由操縱單個原子，此步奏完成后，就可以開始冷卻原子。可以說囚禁原子是量子計算機的通用方案。
超冷原子囚禁在光晶格
在原子被“囚禁”后，就需要降低原子的溫度，一般超冷原子的溫度需要接近絕對零度（100nK）。因為原子在常溫下的速度高達到數百米每秒，只有讓原子保持在極地溫度狀態，才可受控制。圖中系統是模擬凝聚態物質中的量子現象，如高溫超導等。
操作原子的激光器系統
該系統主要用于操控原子的量子態，這是冷卻原子后的下一步，如何保持長時間的量子態是最大的技術瓶頸。科普：電子做做穩恒運動是的狀態叫量子態，目前，量子態隱形傳輸的距離的距離最遠可達16km。
制備并研究極低溫分子
此外，量子計算機還致力于控制分子的狀態，分子在常溫下會做不規則的熱運動，溫度越低分子運動的越慢，在低溫情況下更易受控制，進一步進入量子態。
超低溫狀態下的原子
上圖是超低溫狀態下的原子。一般情況下，超冷原子的溫度在百納開左右，（接近絕對零度，0K），在此情況下就可以進入量子態。
D-Wave推出的首臺量子計算機已經被吐槽不如傳統計算機的處理速度，而真正的量子計算機是可以秒掉超計算機，至于何時能造出這種計算怪物，我們不得而知。
