量子計算：未來我們或將面臨的計算機革命

近年來，量子計算和量子機器學習備受矚目，吸引了大量資金投入這一新興領域的基礎研究和應用研究。大型科技公司如英偉達、亞馬遜、微軟、谷歌以及國際商業機器公司，以及初創公司和學術實驗室都在積極參與。

然而，要實現量子計算的革命，仍面臨的最大障礙是合適的硬件。目前已經有許多構建量子計算機的構件（量子比特）方法，最常見的是基於困離子、超導電路和量子光學系統。但是，一個普遍的挑戰是，量子比特的量子態在與其他量子比特和其他環境相互作用時很容易受到干擾。雖然量子比特運行中的錯誤可以通過更加完善的協議來糾正，但這需要大量的量子比特。現實情況是，製造具有足夠數量量子比特和足夠低錯誤率的量子芯片，目前來看還遙不可及。

目前，IBM製造的最強大的量子處理器擁有433個量子比特，該公司計劃在今年晚些時候推出擁有1000多個量子比特的量子處理器。

儘管量子機器學習領域正在取得明顯進展，但研究人員還在面臨許多未知領域和技術瓶頸。其中之一是如何將經典數據表示爲量子態。因此，量子算法似乎特別有可能在一些應用中提供量子計算優勢，如量子化學和量子固態系統的模擬，而這些數據在經典計算機上很難表示。

DOI:10.1038/s42256-023-00710-9