近期，微软在官方网站刊文表示，将着手量子计算工程样机研发，并宣称这可能是一台能击败Google和IBM的量子计算机样机。与Google和IBM使用超导导线环作为量子比特不同，微软的思路是基于一种被称为“任意子”（anyons）的粒子，这种粒子只能存在于二维空间，具有奇异的物理特性。负责量子计算机项目的微软资深技术经理托德·霍尔姆达尔透露，微软目前已经基本完成了基本量子比特模块的设计，正在进行样机设计。霍尔姆达尔表示，一旦第一个量子比特制成，微软将开始构建大规模量子比特阵列的研究。

微软采用了“拓扑量子计算”方案，基于一种被称为“拓扑量子比特”的量子信息单位。该方案的基础是2016年度诺贝尔物理学奖获奖内容。微软团队相信拓扑量子比特能够更好地应对温度、电噪声等因素的干扰，从而长时间保持量子状态，更具实用性、稳定性和工作效率。

传统计算机目前在发展中已经逐渐遭遇功耗墙、通信墙等一系列问题，传统计算机的性能增长越来越困难。因此，探索全新物理原理的高性能计算技术的需求就应运而生。

量子计算是一种基于量子效应的新型计算方式。基本原理是以量子位作为信息编码和存储的基本单元，通过大量量子位的受控演化来完成计算任务。

所谓量子位就是一个具有两个量子态的物理系统，如光子的两个偏振态、电子的两个自旋态、离子（原子）的两个能级等都可构成量子位的两个状态——晶体管只有开/关状态，也就是要么是0状态，要么是1状态；而基于量子叠加性原理，一个量子位可以同时处于0状态和1状态。由于量子纠缠的原因——处于纠缠态的两个粒子有一个奇妙特性，一旦对其中一个粒子进行测量确定了它的状态，那么就立即知道另一个粒子所处的状态，因此，当量子系统的状态变化时，叠加的各个状态都可以发生变化。

举例来说，因为1个量子位同时表示0和1两个状态，7个这样的量子态就可以同时表示128个状态。N个量子位可同时存储2的N次方个数据，数据量随N呈指数增长。同时，量子计算机操作一次等效于电子计算机要进行2的N次方次操作的效果……等于是一次演化相当于完成了2的N次方个数据的并行处理，这就是量子计算机相对于经典计算机的优势。

量子计算机具有极大超越经典计算机的超并行计算能力。例如，求一个300位数的质因数，目前最好的经典计算机可能需要上千年的时间来完成，而量子计算机原则上可以在很短的时间内完成。因此，量子计算在核爆模拟、密码破译、材料和微纳制造等领域具有突出优势，是新概念高性能计算领域公认的发展趋势。

量子计算机正在悄悄向我们走来，2017年或将是关键性的一年。现在的问题已经不再是怀疑量子计算机能不能做成，而是关注如何构建大型量子计算机和如何使用它们。（北绛整理）