7月初，谷歌宣布将扩展其商用云计算服务，包括量子计算。类似的服务已经推出来自IBM自五月以来。大多数普通人还没有充分的理由使用这些服务。
但制作更容易获取将帮助世界各地的政府、学术和企业研究团体继续研究。
了解这些系统的工作原理需要探索与大多数人熟悉的物理领域不同的领域。
从日常经验中，我们熟悉物理学家所说的“经典力学”，它支配着我们用肉眼看到的大部分世界，例如发生的事情当汽车撞上建筑物时，什么路径球被抛出时以及为什么会这样很难拖一个冷却器穿过一片沙滩。
然而，量子力学描述的是亚原子领域——质子、电子和光子的行为。这量子力学定律与经典力学有很大不同，可能会导致一些意想不到和违反直觉的结果，例如物体可以具有的想法负质量。
世界各地的物理学家——政府、学术界和企业研究小组——继续探索基于量子力学的技术在现实世界的部署。包括我在内的计算机科学家正在寻求了解如何使用这些技术先进的计算和密码学。
量子物理学简介
在我们的日常生活中，我们习惯于以明确的状态存在的事物：例如，灯泡要么打开，要么关闭。
但在量子世界中，物体可以存在于所谓的叠加状态：假设的原子级灯泡可以同时打开和关闭。这个奇怪的功能对计算有重要的影响。
经典力学（因此也是经典计算机）中最小的信息单位是位，它可以保存 0 或 1 的值，但不能同时保存这两个值。因此，每一位只能保存一条信息。
这些位可以表示为电脉冲、磁场变化，甚至物理开关，构成了当今计算机和信息网络中所有计算、存储和通信的基础。
量子位——量子位——是经典位的量子等价物。
一个根本区别是，由于叠加，量子位可以同时保存 0 和 1 的值。量子位的物理实现本质上必须处于原子尺度：例如，在电子的自旋或光子的极化中。
使用量子位进行计算
另一个区别是经典位可以彼此独立地进行操作：翻转一个位置中的位不会影响其他位置中的位。然而，可以使用称为量子力学属性的量子比特来设置纠缠以便他们互相依赖——即使他们相隔很远。
这意味着由一个量子位对一个量子位执行的操作可以同时影响多个其他量子位。该属性 - 类似于但不一样，并行处理– 可以使量子计算比经典系统快得多。
大规模量子计算机（即具有数百个量子位的量子计算机）尚不存在，并且构建起来具有挑战性，因为它们需要在原子尺度上完成操作和测量。
例如，IBM 的量子计算机目前拥有16 个量子位，谷歌承诺49量子位量子计算机——到今年年底，这将是一个惊人的进步。
（相比之下，笔记本电脑目前有数 GB RAM，以千兆字节为单位八十亿个经典比特.)
一个强大的工具
尽管建造可用的量子计算机很困难，但理论学家仍在继续探索它们的潜力。 1994 年，Peter Shor 证明量子计算机可以快速解决这复杂的数学问题是所有常用公钥加密系统的基础，例如提供Web 浏览器的安全连接。
大型量子计算机将完全损害互联网的安全据我们所知。密码学家正在积极探索新的公钥方法，这些方法将是“抗量子”，至少据他们目前所知。
有趣的是，量子力学定律也可以用来设计密码系统，在某种意义上，它们比经典的类似物更安全。例如，量子密钥分配允许两方共享秘密，窃听者无法使用经典计算机或量子计算机恢复。
这些系统以及其他基于量子计算机的系统可能在未来变得有用，无论是广泛还是在更小众的应用中。但一个关键的挑战是让他们在现实世界中、远距离工作。
