量子计算发展史上的27个里程碑事件
40年前, 伟大的科学家 美国理论物理学家 Richard Feynman 认为: 自然并非经典, dammit, 如果你想构建自然界的模型, 那么你最好采用量子力学. [1]
这句话后来被确认为相关领域的口号[2] ，促使当今世界各国在追求量子优势方面加速发展 。即便如此 ，从过往的经验中汲取教训 ，下面带领量子客的读者们一起回顾量子计算的发展历程 ，或许从中能够体会当前的状态
图1｜理查德·费曼（来源：Silviu Tolu）
1905年
1924年 量子力学一词最先出现于 德国理论物理学家马克斯·玻恩在其一篇论文中
在1925年，维尔纳·海森堡、马克斯·玻恩和帕斯夸尔·约尔丹共同创立了矩阵力学作为量子力学的第一个自主且逻辑严谨的理论框架
在1925至1927年间提出这一理论的科学家包括尼尔斯·玻尔与维尔纳·海森堡，在物理学界具有重要地位的哥本哈根解释即是他们的杰作之一。该理论是量子力学最早的解释之一，在教材中占据重要地位。
在1930年时，《量子力学原理》由保罗·狄拉克发表。该著作现已被公认为经典文献，并一直被视为权威的教科书。
图2｜晚年时期的保罗·狄拉克（来源：Simply Charly）
在1935年发表的一篇论文中
1935年 薛定谔与爱因斯坦同时讨论了量子叠加问题，并对其所提出的哥本哈根诠释进行了批判的同时 薛定谔还提出了著名的"薛定谔的猫"这一思想实验 并创造了一个新的术语"量子纠缠"
1947年，在致马克斯·玻恩的一封信中首次提出后,爱因斯坦将量子纠缠命名为"令人难以置信的非局域性现象"
1976年时，在哥白尼大学就读的罗马·斯坦尼斯瓦夫·英伽登（Roman Stanisław Ingarden）出版了题为《Quantum Information Theory》的开创性论文，并被认为是最早试图构建量子信息理论的人之一
1980年, 美国阿贡国家实验室的研究人员 保罗·贝尼奥夫 (Paul Benioff) 发布了一份具有里程碑意义的研究报告, 在其中他提出了基于量子力学的计算模型框架, 这一开创性工作不仅为随后发展的量子计算理论奠定了基础, 更首次明确地阐述了实现可靠量子并行计算的可能性。
图3｜保罗·贝尼奥夫（来源：QuantumHermit）
在1981年时, 理查德·费曼就任加州理工学院.他在题为《利用计算机模拟物理学》的研究报告中提出[3], 量子计算技术可能具备超越经典计算能力, 以模拟出难以用传统方法处理的物理现象.
1985年 牛津大学的 戴维·多伊奇 (David Deutsch) 为量子图灵机制定了一个描述
1992年 Deutsch–Jozsa算法作为首个量子算法的代表案例，在理论计算机科学领域被广泛认可为量子计算发展的标志性成果。该算法明确展示了量子计算在解决特定问题时相较于经典计算方法能够实现数量级的加速提升。
1993年 发表了第一篇描述量子遥传的论文[4]
由贝尔实验室的彼得·秀尔于1994年发明了一种用于整数分解的量子算法[5]。这种量子算法被普遍认为是最具挑战性的数据加密方法之一。
图4｜彼得·秀尔（来源：EurekAlert!）
1994年, 美国国家标准技术研究所(NIST)负责组织了由美国政府来主办的第一场量子计算会议
一九九六年的某天，在位于美国的新泽西州的贝尔实验室中，著名科学家洛夫·格罗佛（Lov Grover）创造了量子数据库搜索技术，并以其名字命名为"格罗弗算法"
1998年份首次提出并展示了量子纠错技术[6]；成功证明了可用经典计算机有效模拟某一类量子计算
1999年 中村泰信来自 Tokyo 大学，并与来自 Tokyo 理科大学 的蔡兆申 合作成功地证实了超导电路可用于作为量子比特
2002年美国发布了初始版本的量子计算路线图；这是一份定期更新的文档；其中涵盖量子计算领域的所有主要研究人员。
图5｜美国第一版量子计算路线图封面截图（来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室）
2004年 中国科学技术大学潘建伟院士的研究小组，首次展示了五光子纠缠
2011年 D-Wave公司推出首台商用量子计算机
2012年 全球首家专门的量子计算软件公司1QBit成立
于2014年 荷兰代尔夫特大学的纳米科学研究中心科研人员，在相距大约3米的两个量子比特间实现了信息传输[7]
2017年 中国科学技术大学潘建伟院士领导的研究团队，在全球率先开展量子纠缠光子发射实验，并实现了从地面观测站到低地球轨道卫星之间的量子隐形传态通信。该技术通过精确计算路径优化实现了稳定传输，在实际应用中已突破了量子信息传输的技术瓶颈，并将通信距离显著提升至千公里以上[8]
图6｜潘建伟院士（来源：华东师范大学）
在2018年，《国家量子倡议法案》被美国颁布出来，并明确指定了加速发展量子信息科学和技术应用的十年计划的具体目标与优先事项。
2019年 谷歌利用超级计算机仅需200秒来完成的任务通常需要约一万年才能完成[10]；IBM则指出可能需要的时间约为两天半而非一万年，并特别指出超级计算机可能被用来优化计算速度[11]
2020年 中国科学技术大学潘建伟院士与陆朝阳教授领导的研究团队在76台光子量子处理器上成功实施了'高斯玻色采样'算法运算，在这一过程中他们所展现的计算速度已达到超级计算机的100万亿倍之多，并因此断言实现了'量子计算优越性' (quantum computational advantage)
从1905年到2021年之间相隔了116个春秋，在这一段历史长河中量子计算领域的竞争势不可挡地展开。自古至今速度与可持续性始终被视为判断计算机技术发展进程的重要指标
当时还在洛斯阿拉莫斯国家实验室担任初来乍到者的物理学家理查德·费曼先生发动了一场人工手算与洛斯阿拉莫斯国家实验室IBM设备计算之间的对抗赛，并要求双方都必须完成钚弹的计算任务
图7｜理查德·费曼作为诺贝尔物理学奖获得者，在加利福尼亚州洛杉矶的实验室内的一块布满符号的黑板前站立（来源：Getty Images）
比赛的头两天（第一天至第二天），人工手算与设备计算实现了良好的配合与协调运行。然而，在第三天的比赛时长增加后（由于题目难度提升），手工计算的人难以维持高强度的运算速度；相比之下（即相反地），机器凭借其无休止的工作特性（即持续不断的能力），能够稳步完成各项运算任务。
以上这段文字源自IEEE计算机协会前任主席David Alan Grier所著的《当计算机成为人类》（When Computers Were Human）一书[12]。文中恰似探讨了量子计算的可能性与前景。
参考链接：
[2]https://www.fastcompany.com/90633843/1981-quantum-computing-conference-ibm-roadmap-mit
[4]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.70.1895
[5]https://ieeexplore.ieee.org/document/365700
[6]https://arxiv.org/abs/quant-ph/9802018
研究团队宣布揭示出一种可靠的技术手段能够实现数据传输
[8]https://arxiv.org/abs/1707.00934
[9]https://en.wikipedia.org/wiki/National_Quantum_Initiative_Act
[10]https://ai.googleblog.com/2019/10/quantum-supremacy-using-programmable.html
[11]https://www.ibm.com/blogs/research/2019/10/on-quantum-supremacy/
[12]https://www.amazon.com/When-Computers-Human-David-Grier/dp/0691133824
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