量子计算机被戏称为被戏称为二十年后的技术。年复一年，这顶帽子永远摘不下来。2017年新年钟声刚过，量子计算机的命运似乎发生了变化。
谷歌和微软是信息产业的巨头，最近聘请了许多量子计算机行业的先驱，并为今年的工作设定了具有挑战性的目标。他们的雄心壮志也体现在从纯科研到工程开发的工作重点上，这种转型也广泛发生在许多初创公司和学术研究中心。
克里斯托弗是马里兰大学帕克分校的物理学家·门罗（Christopher Monroe）他说：人们真的开始做事，他说，我从未见过这样的事情。它不再仅仅是实验室的学术研究项目。
谷歌自2014年以来一直致力于使用超导量子电路来实现量子计算方法。它希望在今年或不久之后，它们的量子计算能力能够超越最强大的经典超级计算机，并试图赢得超级计算领域的冠军。去年6月，谷歌及其合作伙伴加州大学圣塔巴拉分公司物理系在《自然》杂志上发表的论文为即将到来的斗争吹响了冲锋[1]。他们的竞争对手微软也把赌注押在了一个有趣但未经证实的概念——拓扑量子计算上，希望今年首次展示该技术。
一些从事量子计算的初创公司也不甘落后。门罗计划（Monroe plans）耶鲁大学物理学家是超导量子电路的先驱之一Robert Schoelkopf，和IBM应用物理学家Chad Rigetti(他曾在加州伯克利创建 Rigetti Computing 公司)合作，快突破关键技术，为量子计算机研发树立重要里程碑。
大学实验室正在争取上游。事实证明，我们拥有所有必要的组件和应有的功能。Schoelkopf他说，他继续在耶鲁大学领导一个参加比赛的团队。仍有大量的物理实验需要完成，以便相关组件能够共同工作，但主要挑战是工程问题。到目前为止，最多有20个量子比特征qubits）位于奥地利因斯布鲁克大学的量子计算机Rainer Blatt测试领导的实验室。
这里所说的量子比特qubits与普通计算机中的比特概念相似，它们都是承载信息的基本单元。事实上，10位以下量子比特的小型量子计算机已经成功运行，但它们没有太大的应用价值。解决许多实际问题需要数百个量子比特，这是量子计算机研发过程中最大的障碍。
因为量子比特的载体表现出叠加、纠缠和其他量子行为是有条件的，它们必须处于量子世界的环境中。一般来说，这些量子比特的载体（如光子、电子等）只有在孤独和安静的状态下才能表现出非凡的量子行为。当数百个量子比特的载体聚集在一起时，它们立即退化为宏观世界中的普通流行客户，量子比特成为普通计算机中的比特，只有0或1。
在增加量子比特性的同时，能够维持这些量子比特载体的量子行为是量子计算机发展的关键，这与量子计算机最近的重大进展有关。目前的解决方案是量子计算机的模块化。科学家们首先制作了不到10位量子比特的量子计算机模块，然后以特殊的方式连接它们。这种连接方式只是将模块与模块中相邻的两个量子比特连接起来，然后让模块与模块传输信息。这确保了每个模块的独立性，每个模块都是一个小型量子计算机。但这些模块是有机的，形成了一个具有实用价值的大型量子计算机。
构建量子计算机模块的方案有三种。
最简单的方法是使用单原子状态作为量子比特。下图显示了由五个原子组成的量子计算机模块，它们与光子连接。
第二种方法是使用超导线中的电磁振荡作为量子比特。下图显示了4位量子比特的超导线量子计算机模块，光子也用作模块之间的媒介。谷歌的量子计算机使用超导线方案。
第三种方法是用固体中的电子自旋作为量子比特(下图)。这种量子计算机模块的一个优点是可以在室温下工作。
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