从理论到实践:量子历史八十年

　　本文绝大部分内容载于IBM的量子网站上，http://www.research.ibm.com/quantum/expertise.html。

　　译文作者：冬眠的小老鼠，哆嗒数学网翻译组成员，互联网游戏行业从业者。

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　　1. 【1935】 EPR悖论

　　阿尔伯特?爱因斯坦，鲍里斯?波多尔斯基，和 纳森?罗森 提出对量子体系完备性的质疑。

　　2. 【1964】 贝尔不等式

　　约翰?贝尔认为，量子机器将有着与现实中的定理(比如经典物理学)有着完全不同的观测效应，后来，这些观点得到了很多来自不同团队的实验验证，这其中值得关注的实验包括：斯图尔特?弗里德曼和约翰?克劳泽在1972年的工作，阿兰?阿斯佩及其合作者在1981年至1982年的重要工作，还有最近的“loophole-free”实验(分别由3个不同的团队在2015年完成)。

　　3. 【1970】 量子信息学诞生

　　当查理?贝内特还是哈佛大学一名学生的时候，在一次和斯蒂芬?威斯纳的谈话中首次提到“量子信息学”，并建议使用量子纠缠态来实现通信，而在之后的1992年，斯蒂芬和查理使其发展成为了量子通信的编码基础，但是在早期的版本中，他们错误的认为接收方可以单一的接收到一个量子比特位，但不能同时接收到两个，而实际上，通过对纠缠态的测量，可以同时接收到两个量子比特位。

　　4. 【1970】 量子货币

　　斯蒂芬?威斯纳首次发现利用不确定性原理的量子位可以作为一种不可能被伪造的货币，而这种货币受到的是自然定律的约束和保护，而不确定性原理则成为其中的工具而不是障碍。

　　5. 【1981】 MIT联合IBM第一次举办量子物理计算大会

　　在这次会议期间，诺贝尔物理学奖获得者理查德?费曼对科学家们正在研发的量子计算机提出了物理学上的质疑，而同时，科学家们则在努力的克服相应的挑战。

　　6. 【1982】 首次发现量子拓扑序

　　崔琦，霍斯特?施特默，亚瑟?戈萨德发现了分数量子霍尔效应，而他们的发现获得了1998年诺贝尔物理学奖。这个重要的发现显示，在超低温环境下，量子物质会形成与宏观状态下性质完全不同的高度纠缠态，但对观察者而言似乎完全没有区别----一种量子拓扑序属性。

　　7. 【1984】 量子密码(IBM)

　　查理?贝内特和吉尔斯?布拉萨德提出了一种基于自然定律的加密算法（量子力学），而不是依靠一种数学理论基础的密码实现。

　　8. 【1993】 量子隐形传输

　　查理?贝内特和合作者们提出量子信息可以从一个地方传输到另外一个地方，而仅仅使用到量子纠缠态的原理和一个经典通信信道。量子隐形传输编码已经成为了一种重要的基本操作而广泛的应用在量子算法和量子纠错协议中。

　　9. 【1994】 秀尔分解算法

　　皮特?秀尔提出一种能将合数分解成素数的高效的量子算法，大整数的素数分解是一个传统计算机中的困难问题，秀尔算法第一次展示出量子计算机在处理这类问题的具有更大优势，并且带动了很多在该领域上理论与实验的研究。

　　10. 【1995】 量子纠错

　　在1995年到1996年，一个漂亮的关于量子纠错的定理出现在了世界上的好几个地方，包括IBM，这个定理说，虽然我们无法复制量子信息，但是我们可以使用一个较小的冗余信息来对量子信息进行纠错，量子纠错理论让制备量子计算机的实现更具有了可能性。

　　11. 【1996】 DiVincenzo量子计算机标准

　　大卫?迪文森佐提出了在物理学上要实现量子计算机的必须的5条判据，这如今已经成为了量子计算机的迪文森佐标准，并已经影响到了很多构建在量子计算机上的实验程序。该标准包括：（1）定义良好的可扩展量子位阵列；（2）初始化量子位到简单的基准态，比如|000…>；（3）通用的量子门；（4）长的退相干时间，必须比门操作的时间长很多；（5）单量子比特测量。

　　12. 【1997】 量子拓扑码

　　量子拓扑码是一种可以被嵌入到二维网格量子位的量子纠错码，可以让所有的奇偶校验操作都得以在本地进行。第一种拓扑码，是阿列克谢?基塔耶夫在1997年提出的表面码，这种表面码被认为是实现可扩展性的容错量子计算机中最有前途的拓扑码。

　　13. 【2001】 量子算法分解15

　　秀尔算法第一次在量子计算机上实现，尽管是一个非常小的整数，3x5=15。这个系统使用了核自旋量子位，和MRI类似，它被称为NMR量子计算机。

　　14. 【2004】 量子电路

　　罗伯特?薛尔考普夫和他的合作者在耶鲁大学发明了QED电路，其中的超导量子位是一种位于微波腔中的强相干光子。这是一个突破性的进展，他展示了如何在一个芯片上让原子发生干涉。耶鲁大学领导的这项工作开启了很多新的可能的方向，而其中的量子电路耦合方案也成为了耦合标准，宣读量子比特的系统也开始形成规模。

　　15. 【2007】 超导量子位

　　罗伯特?薛尔考普夫和他的合作者在耶鲁大学发明了超导量子位传输，这是一种被设计成具有高灵敏降噪（噪音是一种长时间相干的主要障碍）的超导量子位，现在它已经被很多超导量子系统所采用，包括IBM。

　　16. 【2012】 量子位相干时间提升

　　多个量子信息传输的重要参数得到了提升，而其中的量子退相干时间，也就是量子位保持量子态的时间，已经延长至100微秒。

　　17. 【2015】 展示[[2,0,2]]量子编程IBM团队实验了一个几乎是最小的量子代码，使用到了一个量子稳态，它可以用来检测到两种类型的量子错误：比特位翻转和相位翻转。

　　18. 【2016】 IBM在云计算平台上接入量子计算

　　IBM的科学家建立了一个用户可以通过云计算系统访问到其建立的量子计算机系统的平台，这个名为“IBM量子体验”的量子云计算平台，允许用户在IBM的量子处理器上运行算法，探索可能与量子计算有关的实验。

　　19. 【2016】 量子卫星

　　2016年8月16日1时40分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

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