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量子计算机成为对抗原子弹的信息 美国推动迷你曼哈顿计划刺激各国参与
划重点：
如果量子计算机技术被一个超级大国控制，在保密状态下先投入使用，其破坏性和威力相当于信息对抗的原子弹，对于没有掌握量子计算机技术的国家来说，将是一场灾难。
美国将半导体量子芯片技术列为未来九大战略研究计划之二，并仿照当年曼哈顿制造原子弹的成功先例，投入巨资推出“迷你曼哈顿计划”，以期占领未来量子计算技术的战略制高点。
3量子计算机”是中国改变微电子行业受制于人的被动局面的新机遇。我们不能重复没有核‘核心’技术的旧趋势，我们应该在起跑线上采取有效措施，参与这场关系到国家重大利益的激烈竞争。”
以下为正文：
12月4日，国内科技界传出一条重要消息。中国科学技术大学潘建伟、卢朝阳的研究团队与中国科学院上海微系统研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了一个76光子、100模的量子计算原型。
此前，美国、加拿大、欧洲等国家和地区相继公布了不同规格的量子计算机原型的消息。注意“样机”指的是概念机，还没有正式大规模商业化。在人类科技史上，只有量子计算机在概念机阶段被媒体加热过。
潘建伟
为什么会引起这么大的关注？答案是量子计算机可以颠覆一切，是国家间高科技竞争的下一个制高点，是未来信息对抗的“原子弹”。
近40岁的量子计算机
虽然量子计算机是最近几年才进入公众视野的，但它们已经存在了一些年，可以追溯到1981年。
那一年，美国物理学家理查德费恩曼在一次题为《Lecture on Computation》:
1.世界是量子的而不是经典的，所以对世界的模拟必然是对量子系统的模拟；
2.经典图灵机上一个完整的模拟子系统所需的时间会随着系统的复杂程度呈指数级增加。即使是微量子系统，完成模拟所需的时间也是不现实的天文数字。
3.在这种情况下，如果使用基于量子机制的计算机来模拟子系统，所需的操作时间可以大大减少。
费恩曼不仅提出了量子计算机的理论，还提出了量子计算机的概念：无论如何，物理定律并不阻止计算机尺寸的缩小来提高计算机性能。在原子尺度上，利用量子机制可以实现一般的计算机，即量子计算机。这类计算机由量子器件组成，利用叠加原理、纠缠等量子机制来测量、存储、计算和传递量子信息。
凭借理论和概念机器架构，费恩曼成为量子计算机的先驱。
但量子计算机学派在费恩曼的建立是相当超前的，因为在80年代，传统的硅片计算机如火如荼，处于迅速崛起的阶段，CPU大战才刚刚开始。英特尔还是一家中型公司，与摩托罗拉和Zilog苦苦挣扎。当时摩尔定律很快被业界认可，在费恩曼提出量子计算机理论两年后，又推出了13.4万个晶体管的一代经典CPU 80286。
所以费恩曼创办的量子计算机学校一点也不活泼。走在这个学校的人基本都是物理学家，做的都是理论工作：用纸笔进行理论推导。
直到1994年贝尔实验室的彼得肖尔(Peter Shor)提出了一种算法，量子计算机上的舆论才逐渐增多，并逐渐成为热门话题。
信息对抗的“原子弹”
Sauer算法是一种特殊的搜索和解密算法，其扩展算法可以破解所有可以转换成广义离散傅里叶变换的公钥密码，包括目前广泛使用的RSA、DH和ECC生成的密钥。
这三种加密算法看似专业，晦涩难懂。其实记得一个就好。我们的银行账户和互联网账户密码的加密和数字签名，包括大家熟知的近1.9万美元/枚的比特币，都离不开上述算法加密。
面对量子计算机，即使不断增加这类密码的密钥长度，也只是给破译增加了一点难度。这样就打破了信息安全领域的平衡，量子计算机的“矛”可以轻易刺穿任何坚固的“盾”。
如果量子计算机技术被一个超级大国控制，在保密状态下先投入使用，其破坏性和威力相当于信息对抗的原子弹。对于没有掌握量子计算机技术的国家来说，银行、网络、商业等领域没有安全保障，伪造证书和数字签名猖獗，打开了全国经济和军事安全的大门，将面临信息帝国主义和信息恐怖主义攻击的可能。
为了应对量子计算机对信息安全的挑战，“反量子计算公钥密码”已经成为各国竞争的技术制高点，并且已经开始。相应的研究也成为重点课题。2006年和2008年，“后量子密码术”分别在比利时辛辛那提大学和美国举行。这两次会议提出了对付量子计算机的基本对策。
在工程应用层面，有三个相互竞争的公钥密码系统，包括美国NTRU公司的NTRU公钥密码系统、日本NTT公司的冈本实验室的OTU2000系统和MQ公钥密码系统。
这三种技术方案中，MQ属于公共技术范畴，缺点明显，应用较少，NTRU最为成熟。一系列示范产品，包括IC卡、手机、3G、无线互联网、电子商务、可信计算等。似乎是最好的选择，但它有美国政府的背景，很难被独立的主权国家采纳。
我国自主研究量子计算公钥密码学，公开信息显示始于2007年，由武汉大学信息安全研究所承担；2008年，由我国著名信息安全专家张教授领导的密码学研究团队开始对“有理分式公钥密码”的基础理论、安全性分析、算法优化、软硬件实现等方面进行研究，并取得了一定的实际成果。
当然，国与国之间竞争的主线是量子计算机技术本身，这就要看谁能抓住机会制造出针对信息安全的“原子弹”了。
微型曼哈顿计划
1998年，牛津大学、斯坦福大学、麻省理工学院和IBM合作，首次实现了两个量子位的计算。
三年后的2001年，一台由1万亿个分子组成的7量子位机器(数据正确)完成了Sauer算法，但运算结果看起来相当震撼，只证明了15可以被3和5整除。虽然量子计算机最初的哭喊声细如苍蝇，但至少证明了Sauer算法在软件上是可行的，量子计算机可以在硬件上运行。
很快，许多国家意识到量子计算是芯片打破摩尔定律的必然产物，它将成为后摩尔时代的标志性新技术和未来信息技术的战略制高点。2006年1月31日，美国总统布什宣布了“美国竞争力计划”，其中第四项是“突破技术壁垒，实现量子信息处理技术的实际应用”。
国防高级研究计划局(Defence Advanced Research Projects Agency)负责人国防高级研究计划局(DARPA Tether)在提交给美国众议院军事委员会的报告中，将半导体量子芯片技术列为未来九项战略研究计划中的第二项，并以曼哈顿制造原子弹的成功先例为榜样。投入巨资推出“迷你曼哈顿计划”，集中了包括英特尔、IBM在内的半导体巨头，以及哈佛大学、普林斯顿大学、桑迪亚国家实验室等著名研究机构。并组织各部门在国家层面上解决跨学科的关键问题，以便在未来占据量子计算技术的战略制高点。
对此，中国科技大学教授、量子信息学家、中科院院士郭广灿认为，“微曼哈顿计划”一旦突破，将产生巨大的成果，极大地提升其战略竞争力。互联网、卫星定位系统、隐身飞机都是成功的例子。
“微型曼哈顿计划”就像敲响了国与国之间量子计算机竞争的发令枪。日本和欧盟在美国的刺激下也开始了类似的项目。我国《中长期科学和技术发展纲要》也将“量子控制”列为重大基础研究计划，但郭广灿认为，在维持“量子控制”重大专项的基础上，迫切需要另一个类似“微型曼哈顿计划”的具有一定风险的专项，组织国内的精英研究团队，在下一代量子芯片的国际竞争中抢占战略制高点。
“量子计算机”是中国改变微电子行业受制于人的被动局面的新机遇。我们不能重复没有核“核心”技术的旧趋势。我们应该在起跑线上采取有效措施，参与这场关系到国家重大利益的激烈竞争。”2010年，郭广灿院士在书中说。
目前，我国已经启动了量子通信和量子计算机的重大项目，并在光、超导、超冷原子等方向做出了相应的布局。《九章》属于光学量子计算机，谷歌的《悬铃木》属于超导量子计算机。
中国和美国在量子计算机轨道上正在迎头赶上，这可能表明，面对下一代计算技术，我们有望扭转芯片技术受制于人的现状。
——END——
附全球近年公开报道的量子计算机研发成果：
2009年，第一个固态量子微处理器(硅基)在耶鲁大学制造。
2012年，大卫怀恩兰德和塞尔日阿罗什因在量子系统的运行和测量方面的研究工作获得诺贝尔奖。
2013年，谷歌和NASA开设了量子人工智能研究实验室。
2015年，IBM和澳大利亚新南威尔士大学发布了可以大批量连接的量子电路。
2017年，中国科学技术大学潘建伟团队和浙江大学王浩华研究团队建造了一台10个超导量子比特的量子计算机。
2019年，谷歌发布了53位量子计算机原型“悬铃木”。
2020年，潘建伟团队与中国科学院上海微系统研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了一个76光子的量子计算原型。
主要参考资料：
《量子计算机开机》，作者/Roman lkonicoff，Oliver Lapirot；
《费恩曼与量子计算机》，作者/黄安平，张新强，王文玲，肖。
《国外量子计算机进展、对信息安全的挑战与对策》，作者/关海明
《量子计算机的发展现状与趋势》，作者/郭陶，郭广灿