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文 / 陳根
當前，量子力學發展起來，已延伸出許多相幹的分支，量子計算就是最為人們所看好的量子技術之一。擁有高出普通計算機數十甚至數百倍算力的量子計算機，是吸引了無數科技公司、大型學術團體乃至中國政府的研究熱點。
當前，各公司，甚至各國——都在爭奪量子計算這個新興技術領域的龍頭地位。D-Wave公司就是其中之一。事實上，D-Wave才是全球首家量子計算公司，D-Wave成立於1999年，但直到2007年首臺量子退火計算機Orion才宣告成功。八年間，Google已經從初創公司成長為科技巨頭。
現在，加拿大量子計算系統供應商D-Wave公司又制造歐洲首臺超過5000個量子位元的量子計算機，這是一臺量子退火（Quantum annealing）計算機，本質上與絕熱量子計算的思路相同，該機器旨在處理優化和采樣問題，這也是該公司迄今為止計算能力最強大的機器，並首次部署在公司總部之外。
先來了解下什麼是量子退火。「退火」本質上是一種將金屬緩慢加熱到一定溫度並保持足夠時間，然後以適宜速度冷卻的金屬熱處理工藝。目的是對金屬材料和非金屬材料降低硬度，改善切削加工性，也可穩定尺寸、減少變形與裂紋傾向以及清除組織缺陷。
簡言之，「退火」解決的是材料在研制過程中的硬件工藝不穩定問題，而「量子退火」則是解決組合優化等數學計算中的非優解問題。量子退火就是通過超導電路、相關量子計算（CIM）實施激光脈沖等方式、以及基於模擬退火（SA）的相關量子計算，與數字電路，如現場可編程門陣列（FPGA）等一起實現的量子算法。
量子退火先從權重相同的所有可能狀態（候選狀態）的物理系統的量子疊加態開始運行，按照含時薛定諤方程開始量子演化。根據橫向場的時間依賴強度，在不同的狀態之間產生量子穿隧，使得所有候選狀態不斷改變，實現量子並行性。當橫向場最終被關閉的時候，預期系統就已得到原優化問題的解，也就是到達相對應的經典伊辛模型（Ising Model）基態。這就是量子退火機的應用原理。
而對於此次部署在德國於利希研究中心的這臺超級量子計算機，以及建立在於利希研究中心的遠程雲拜訪D-Wave量子系統，德國於利希研究中心認為此次部署能夠在早期階段就參與量子計算的實際應用。
顯然，基於量子計算機有望給藥物開發、網路安全、金融建模、天氣預報和許多其他領域帶來革命性的改變，處理經典計算機無法解決的問題的獨特優勢，量子計算已經成為遠超當前任何一個國家所擁有的關於計算機領域的技術，包括晶片技術，以及當前一直在討論的區塊鏈技術。因此，作為全球科技前沿的重大挑戰之一，量子計算也成為世界各國角逐的焦點。