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雷鋒網 AI 科技評論消息，3 月 8 日，百度宣布成立量子計算研究所，悉尼科技大學量子軟件和信息中心創辦主任段潤堯教授出任百度量子計算研究所所長，直接向百度總裁張亞勤匯報。
據悉，段潤堯本科和博士均就讀于清華大學計算機系，師從應明生教授，系悉尼科技大學終身教授，澳大利亞研究理事會（ARC）Future Fellow，自 2016 年 9 月 15 日起擔任量子軟件和信息中心創辦主任。
截至目前，段潤堯已經在國際頂級學術期刊會議上發表論文 80 余篇。曾主持或作為主要參與人完成量子計算方面多項國家自然科學基金項目，一個 863 項目，以及兩項 ARC 項目。曾于 2013-2016 年擔任 QIP 會議（量子計算和量子信息科學理論方面最頂級的學術會議）管委會委員和 2015 年主席，并作為組委會主席成功在悉尼舉辦 QIP2015。
段潤堯表示，他將全力推動「百度量子、量子百度」的研究規劃，計劃在五年內組建世界一流的量子計算研究所，并逐步將量子計算融入到百度業務中。
至此，BAT 三家已經全體進軍量子計算領域。
量子計算是基于量子力學的全新計算模型，與傳統計算理論不同，它的運行基于量子比特，利用量子疊加和量子糾纏等獨特的量子效應進行信息處理，可以極大提高計算效率，同時也將對信息安全提出了嚴峻挑戰。
量子計算目前主要應用于復雜的大規模數據處理與計算難題，以及基于量子加密的網絡安全服務，隨著人工智能對計算能力的需求不斷提升，量子計算提供了一種從根本上增強計算能力的思路，其核心優勢是可以進行高速并行計算。同時，量子計算機可以完美地解決傳統計算機模擬量子系統時遇到的海量存儲和指數時間問題，是進行高效量子模擬的天然選擇。
早在 2015 年，阿里巴巴就開始布局量子計算，并與和中科院合作成立了亞洲首個量子計算實驗室，開展在量子信息科學領域的前瞻性研究，探索超越經典計算機的下一代超快計算技術。
在 2017 年 3 月的深圳云棲大會上，阿里云公布了全球首個云上量子加密通訊案例，通過建立多個量子安全傳輸域，為客戶提供無條件安全數據傳輸服務。
2017 年 5 月，世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機誕生，它是由中科大、中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室、浙江大學、中科院物理所等協同完成參與研發的。在超導體系，該研究團隊打破了由美國保持的 9 個量子比特操縱記錄，自主研發了 10 比特超導量子線路樣品，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子比特的多體純糾纏，并通過層析測量方法完整地刻畫了 10 比特量子態。
而在 2017 年 9 月，阿里云宣布世界知名量子計算科學家、密歇根大學終身教授施堯耘將擔任阿里云首席量子技術科學家。施堯耘，師從計算機科學最高獎「圖靈獎」得主姚期智院士，后赴密歇根大學任教，在美國持有與量子科學相關的多項專利。
施堯耘曾表示，加入阿里巴巴是希望能讓量子計算落地，探索終極計算能力。「阿里巴巴旗下的阿里云為客戶提供計算和人工智能服務，不僅支撐量子技術的研究，也是未來量子應用的輸出渠道。」
而在一個月之后的云棲大會上，施堯耘宣布由阿里云與中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室共同開發的量子計算云平臺正式上線。
阿里云量子技術可以概括為三個關鍵詞：提升、賦能、安全。
提升：提升現在的計算，包括機器學習，組合優化，帶動基于這些核心計算應用的增速。
賦能：為合作伙伴打造開放量子計算平臺，支撐跟量子信息相關產業的騰飛，營造量子信息技術的生態系統。
安全：擴充加強阿里云已有的量子加密通信技術，推出基于量子密碼的安全計算，讓客戶使用阿里云的時候，數據和程序即使是對阿里云也是保密的。
在 2018 年初，阿里云量子實驗室又將一位量子計算大牛納入麾下——兩次理論計算機最高獎哥德爾獎（G?del Prize）得主、匈牙利裔美國計算機科學家馬里奧?塞格德（Mario Szegedy）。
阿里巴巴方面則表示，在馬里奧?塞格德入職達摩院后，他將與施堯耘等科學家們開展量子算法的研究，「加速推進量子計算從理論到工程落地，并探索量子計算與云計算、人工智能、基礎物理、材料、化學等學科結合的無限潛力。」
在 2018 年的科技趨勢預測中，施堯耘也暢想了他對「量子霸權」的期待：
2018 年量子計算的第一幕高潮應該是「量子霸權」：多個超導，甚至可能有離子阱團隊將紛紛宣稱實現了經典計算機無法模擬的量子處理器來。而經典模擬能力可能在新的理論突破下大大提升，重設霸權之爭的起點。今年可能見證第一個拓撲比特的誕生。而其他如超導、離子阱等方向顛覆性新思想的種籽可能會在今年無聲地落地。量子軟件因為門檻低，將會繼續蓬勃發展。量子算法的論文會百花齊放，但大多數不過是組合拳。
量子-經典在密碼上的擂臺今年會愈演愈烈。經典密碼苦修多年「后量子密碼學」，終于把秘籍練到實用，大顯抵抗量子攻擊的能力和不需任何額外投入的成本優勢。作為對策，小型、廉價的量子密碼產品可能在今年出現，叩開近距離量子密碼規模化市場。
在 2018 年 2 月，中科院量子信息與量子科技創新研究院與阿里云宣布，11 量子比特超導量子計算服務在量子計算云平臺上線。這是繼 IBM 后全球第二家向公眾提供 10 比特以上量子計算云服務的系統。
最早了解到騰訊布局量子計算，是在 2017 年 12 月由騰訊 SNG 主辦的 TSAIC 大會上，香港中文大學計算機系任副教授張勝譽正式以騰訊量子實驗室負責人、杰出科學家的身份現身并發表演講。這也是騰訊量子實驗室的首度發聲。
張勝譽博士在本次論壇上深入淺出地以「薛定諤的貓」為切入點，闡述了量子計算的定義一些非正式的量子信息（如量子疊加、量子觀察、量子糾纏等），引申到學術上量子計算的主要領域，回顧了量子計算的發展歷史、現狀以及物理實現，并對未來作出了發展可能性的探討。
在會上，張勝譽博士也提及了兩個招聘的主要方向：一個為量子方向；另一個則為 AI 方向。
我們希望招聘到跟量子相關的算法、復雜性、通訊、模擬、量子物理、量子化學等等各方面的人才。
另外我們也很看重量子力學和人工智能的結合。可能有一些從物理中過來的想法，這些想法是完全可以實現在經典量子計算機上，如果有人喜歡做 AI、喜歡做機器學習中的基礎問題，但是又想多一些理解和多一些本質性的突破，也希望加入我們，大家一起來研究探討這個問題。
在 BAT 三家企業紛紛入局量子計算領域后，相信全球的量子霸權爭奪戰將愈演愈烈。而縱覽國外的科技企業，他們的量子計算研究又走到了哪一步，目前又有哪些令人印象深刻的技術呢？一起與雷鋒網 AI 科技評論簡單回顧一下。
D-Wave 和量子退火
2007 年，加拿大初創公司 D-Wave Systems 宣布，他們使用 16 個超導量子比特成功制成量子計算機，但是 D-Wave 的機器并沒有使所有的量子比特發生糾纏，并且不能一個量子比特接著一個量子比特得編程（be programmed qubit by qubit），而是另辟蹊徑，使用了一項名為「量子退火」（quantum annealing）的技術。該技術下，每個量子比特只和臨近的量子比特糾纏并交互，這并沒有建立起一組并行計算，而是一個整體上的、單一的量子狀態。D-Wave 開發者希望把復雜的數學問題映射到該狀態，然后使用量子效應尋找最小值。對于優化問題（比如提高空中交通效率的）來說，這是一項很有潛力的技術。
英特爾和硅量子點
對量子計算最大的賭注恐怕來自英特爾：2015 年，它宣布將向荷蘭代爾夫特理工大學的量子技術研究項目 QuTech 投資 5000 萬美元。英特爾專注于硅量子點技術（silicon quantum dots），它經常被稱作「人造原子」。一個量子點量子比特是一塊極小的材料，像原子一樣，它身上電子的量子態可以用 0 或 1 來表示。不同于離子或原子，量子點不需要激光來困住它。
早期的電子點用幾近完美的砷化鎵晶體制作，但研究人員們更傾向于硅，希望能利用半導體產業的巨大產能。QuTech 技術負責人 Leo Kouwenhoven 說：「我認為英特爾屬意于硅，畢竟那是他們最擅長的材料。」但是基于硅的量子比特研究，大大落后于囚禁離子和超導量子技術。
微軟和拓撲量子
早在 2005 年微軟就已經開始鉆研量子計算技術。在當時微軟還悄悄成立了 “Station Q” 實驗室，負責人是數字家 Michael Freedman。在 2005 年，微軟帶領的一支研究團隊，就提出了一種在半導體-超導體混合結構中建造拓撲保護量子比特的方法。微軟已經投資了數個團隊進行嘗試。他們近期的論文，還有貝爾實驗室的一項獨立研究都展示了，關鍵的任意子以電路中電流的模式進行移動的「征兆」。
在 2016 年，微軟宣布計劃斥巨額資源開發量子計算機的原型產品，與 IBM 和谷歌等科技巨頭一同分這杯羹。
在研究上，微軟的選擇甚至更遙遠：基于非阿貝爾任意子（nonabelian anyons）的拓撲量子比特（topological qubits）。這些根本就不是物體，他們是沿著不同物質邊緣游動的準粒子（quasiparticles）。他們的量子態由不同交叉路線（braiding paths）來表現。因為交叉路線的形狀導致了量子疊加，他們會受到拓撲保護（topologically protected）而不至于崩潰，這類似于打結的鞋帶不會散開。
谷歌的超導量子研究
谷歌聘用了加州大學圣芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）的超導量子比特專家 John Martinis。他曾研究過 D-Wave 的運行方式和缺陷。在 2014 年，谷歌把整個加州大學圣芭芭拉分校研究團隊的全部十幾個人都納入麾下。這之后，John Martinis 團隊宣布，他們已經建成了 9 量子比特的機器，當時是目前世界上可編程的量子計算機中最大的之一，而且他們正在嘗試擴大規模。為了避免大堆纏繞的電線，他們正在 2D 平面結構上重建該系統。系統會鋪設在一塊晶圓上，所有控制電路都蝕刻在上面。
John Martinis 團隊如今已有 30 名科學家和工程師。在 2016 年 7 月，他們用了三個超導量子比特來模擬氫分子的基態（ground state）能量，這展示了在模擬簡單的量子系統上，量子計算機可以做到和傳統計算機一樣好。Martinis 表示，這個結果預示了擁有「量子霸權」的計算設備的力量。他還認為，谷歌一年造出 49 量子比特計算機的計劃很趕時間，但或許有可能實現。
而在近日，谷歌量子 AI 實驗室今天發布了新的 72 位量子比特的量子處理器 Bristlecone。雖然目前還沒有看到具體的實驗結果，但這塊芯片的未來有很大潛力，很有可能達成量子計算領域內的重要里程碑。
ionQ 和囚禁離子
與此同時，ionQ 的 Chris Monroe 正在試圖克服囚禁離子帶來的各項挑戰。作為量子比特，它們可以在幾秒鐘內維持穩態，這還多虧了真空裝置和在環境噪音影響下仍能將其穩定的電極。但是，這些隔離措施意味著，量子比特之間的交互變得更難。Monroe 最近把 22 個鐿離子糾纏成一條線形鏈（linear chain），但至今，他還未能控制或查詢所有的離子對，而這是量子計算機必須做到的。
控制組合體的難度，會隨離子數目的增加指數級得升高。所以，加入更多離子是做不到的。Monroe 認為，解決辦法在于使用模組化的設計，用光導纖維把囚禁離子群連接起來，每個囚禁離子群約有 20 個離子。若用該方案，每個模組中的某特定量子比特都會成為該離子群的中心，從群中其他量子比特那接受信息，并與其他模組分享。這樣，大多數離子會免于外部侵擾。
IBM 與商業化
在商業化上走得更遠的企業， IBM 可謂獨樹一幟。早在 2016 年，IBM 就開發出了具有 5 位量子比特的量子計算機后，就把它提供出來作為量子計算云服務，供研究者使用。2017 年 11 月，IBM 宣布發布新型的20位量子比特的量子計算機，同樣作為云服務對外提供，并且是正式商業化的產品。
IBM 同時表示，他們的研究人員們已經成功開發出了一臺 50 位量子比特的原型機。以往觀點認為達到 50 位量子比特的量子計算機就可以模擬傳統計算機的所有操作，因此，這可以算是量子計算機重要的里程碑，但它的商業化日程尚未可知。
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