首先，感謝去年獲得國家自然科學一等獎、世界物理十大突破之首以及今年準備髮量子通訊衛星的潘院士，估計現在很多人對『量子』的概念如雷貫耳，不過也可能大多數人還是概念模糊。而到了『量子計算機』，估計又感覺神乎其神了，實際上，我們今天要做的第一件事就是將量子計算機拉下神壇，因為只有不吹噓它才能正視它。

量子計算機是基於量子力學中的疊加原理和量子糾纏等性質來進行資料計算的計算機，在密碼學、科學模擬、大資料處理等科研機構、企業和政府的應用方面具有經典計算機無法比擬的優勢的下一代計算機。

這也說明，其和經典計算機的原理大不相同，在某些方面經典計算機無法與之媲美，而在其他方面經典計算機也可能遠勝量子計算機。不過，僅這幾方面的應用，已經吸引著全世界的政府、企業和科研機構投入巨資研究它了。那麼，怎麼算是一臺能用的量子計算機呢？根據一些科學家的論文，最後可以這樣總結：

單量子位元邏輯閘和雙量子位元邏輯閘的保真度達到99%以上、量子位元數目達到幾十個以上、操作速度和退相干時間在合理範圍的計算機就是一臺能用的量子計算機。

這句話可能和之前的幾句話相比比較複雜，我先解釋幾個概念。量子位元，就是像經典計算機的位元一樣，對於經典計算機，位元數目越多，運算的數就可以越大，其能力就越強，量子計算機也是如此；量子邏輯閘，就像經典計算機的與、或、非等邏輯電路一樣，單量子位元邏輯閘和雙量子位元邏輯閘是組成量子計算機的基本單位；保真度達到99%，就是為了順利完成量子計算，各個邏輯閘的錯誤率不能超過1%；量子位元數目，為了發揮它的效能，根據計算，數目起碼要達到30個；操作速度和退相干時間，前者越快越好，後者越長越好，我們這裡就要求能用就好。

好了，知道這幾件事情之後，我們就要了解什麼是『半導體量子晶片』。事實上，當『量子計算』這一概念被提出之後，科學家們就前赴後繼，為了在物理上和工程上實現它而努力。迄今為止，科學家們提出過的量子計算機的實現形式有很多種，最終大浪淘沙，現在仍活躍在nature等期刊上的主要有三種：

從左到右分別是超導電路、半導體量子晶片和離子阱。

它們迄今為止距離量子計算機實用的目標還有多遠呢？在達到99%的保真度的基礎上，UCSB的Martinis組（現在在Google）實現了9量子位元的超導量子晶片，新南威爾士大學的Andrew Dzurak實現了2量子位元的矽基半導體量子晶片（保真度有待進一步測量，據信可以達到99%），牛津大學的Lucas組實現了5量子位元的離子阱量子計算。

顯然，和我之前提到的能用的量子計算的要求相比，現在關於量子計算機器的研究還有很長的一段路要走。不過，這三種實現方式都非常有潛力。現在最有前途的是超導量子晶片，它實現的高保真度的量子位元數目最多而且可擴充套件性也比較好，但是電路設計難度隨著位元數增多而增大，有待進一步努力；離子阱量子計算同樣效能優異，其保真度是三個中最高的，但體積龐大，看圖（最右）即可以知道，小型化尚待時日；而半導體量子晶片在保真度和量子位元數目上雖然不如這兩種，但是它完全基於傳統半導體工藝，只要科學家能在實驗室裡實現樣品晶片，其大規模工業生產理論上講就不存在問題，這是它大大超越前兩者的優勢所在。所以，最終誰能屠龍，尚未可知。

現在回到半導體量子晶片上，作為迄今國內唯一以量子計算機的設計為目標的研究組，中科大郭光燦院士下面的郭國平教授組現在主要的精力就投入到了半導體量子晶片的研究中。該組迄今為止的成績不完全統計如下（以發表文獻為準）：

1、超快單量子位元邏輯閘（2013）

2、超快兩量子位元邏輯閘（2015）

3、利用超導諧振腔實現了兩個石墨烯量子位元的長程耦合（2015）

4、在保持操控速度的同時提高相干時間的新型雜化量子位元（2016）

總的來說，我們在量子位元數目、操作速度和相干時間上都可以達到和國際同行相接近的水平，但是保真度還不夠高，沒有達到99%的要求，需要進一步努力。

而如今，國際上距離實現量子計算已經越來越近，投入的精力和財力也越來越大，Google、IBM、微軟等大企業早已佈局在這一領域，最近Martinis（在Google獲得了巨大支援）在他們的晶片上實現了分子能量的計算，應該說邁出了量子計算的第一步；而兩量子位元的矽基半導體量子晶片去年也是世界十大物理突破之一，可見業界對此成就的預期，發展速度必將越來越快。沒有人能預計未來，但是很多科學家都提到了十到二十年量子計算的研發目標，Google的Martinis甚至提出『在兩三年內造出一臺小而可用的量子計算機』。

已經應用了，三星就釋出了全球首款量子晶片手機！

5月14日下晝，南韓電信巨擘SKTelecom（如下稱SKT）官方揭露與三星電子同盟的、環球首款集成了量子隨機數產生器（QRNG）晶片的5G手機GalaxyAQuantum面世。

售價為649000韓元（大概合國民幣3751元），知戀人士稱銷量大概到達100萬部。

以“平安”為主的晶片GalaxyAQuantum手機接納的是SKT的瑞士子公司IDQuantique開闢的SKTIDQS2Q000QRNG晶片組，它經歷量子暗號技術生產隨機數並建立無法展望的平安金鑰，從而加強了裝備的平安性。SKTIDQS2Q00是天下上非常小的QRNG晶片組（2.5毫米x2.5毫米），應用LED和CMOS影象感測器。QRNG晶片圖片起原：SKT據SKT官網說明，QRNG晶片組加強了種種軟體法式的平安性，比方SKPay，TID登入和Initial.TID用於登入種種線上服無。

至少在十年之內是不會運用到大眾老百姓的生活中來的，那麼先進的東西肯定要運用到獨特的地方去，主要是高科技和軍事上，即使運用到電腦手機上，也不會是一般人的電腦和手機上。要實現大眾化與之相匹配的配套設施還得跟上才行啊。

據說傳說等於胡說八道，加亂七八糟，量子是物理學中的一個概念，比原子還小，目前最先進的電子顯微鏡也發現不了它存在，你怎麼製作成晶片呢？只因它比原子小，製成可以穿透任何物體，人也可以長生不死了，再說晶片是考慮電子層面問題，還要提純加雜質光刻等工藝，都是不可能完成的極限，你怎麼還夢想用到電腦與手機上呢？百年後難說。

大家把事情看小了。只盯住目前自己用的手機，自己用的電腦。手機電腦之類的東西雖然都和老百姓有關。但真正有力量的是這個量子晶片將運用於中國的5G建設上。只有在這方面的有效使用才能真正把中國的5G技術推廣的全世界。只有5G領先世界中國後面的AI，大資料，中國製造2025，自動駕駛汽車，全網路物聯網等等這些才能發展下去。這些才是最最關鍵的。

還早呢。所謂的突破是從無到有單位突破，只是離可以用更進了一步，考慮到成本問題必然是高科技領域率先採用，之後才會進入消費市場，這個過程可能需要10-20年吧。