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有许多词语可以形容量子计算技术。有人说它精密复杂，有人说它令人迷惑，但也许，对量子计算的最佳描述会是“变革性”。在农业、制药业、医疗保健业、制造业、建筑业、人工智能、机器学习，还有最重要的战争等领域，量子计算势必将产生变革性的作用。
中美两大强国正处于激烈的竞争中，都希望率先研究出尖端量子技术并投入商用。量子技术潜力巨大，政府预计拨款数百亿美元投入研发。这项技术有望成为本世纪最重要的技术进展，而目前的研究尚处于初级阶段。
2019年，谷歌宣布实现“量子霸权”，这是传统计算机和量子计算出现分野的标志性事件。该公司称，世界最强的传统超级计算机需要10000年以上才能完成的计算，谷歌量子计算机（即包含53量子比特的“西克莫”）仅需3分钟就能完成。
IBM对这一说法表示了质疑，称传统计算机仅需数天便能完成这样的计算量，而不是谷歌所说的上万年。尽管如此，这种变革背后的主要思想仍然存在。量子技术致力于达到传统计算机无法匹敌的快速、高效和革命性，而其之所以能够实现上述目标，主要得益于一个优势。
（图片显示的是“西克莫”量子芯片（Sycamore）在低温器中增长。该图片系谷歌人工智能分部（Google AI）常驻量子画师弗雷斯特·斯特恩斯的画作。）
传统计算机通常以1或0的形式储存信息，称为“比特”。但量子计算机利用量子的叠加性，使量子比特（qubits）允许1和0同时存在或相互结合。
由于这种特性，量子计算机实现了计算能力上的突飞猛进，传统计算机无法做到这一点。而电子等次原子粒子正是以叠加态存在，因此传统计算机难以对它们进行模拟。这种模拟能力和粒子的叠加性正是量子计算机胜于传统计算机的地方。
传统比特和量子比特的图像。
然而，尽管量子计算机计算能力超凡，发展前景广阔，但是其运行却极不稳定。量子计算机的芯片只能在接近绝对零度（-459.67℉或-273.15℃）的环境下运行。到目前为止，量子比特主要通过小型超导回路产生，这些回路发生振荡，说明它们是由2种量子形态构成的体系，因此可以成为量子比特的基础。
但最近人们将关注点转向了离子阱体系（Trapped-iron system），这种技术能够在使用超导回路之前就形成量子电路的基础。
离子阱体系运用电场中离子的能量水平来形成量子比特。比起超导量子比特，离子量子比特发挥作用的时间更长。而且超导量子比特只能与附近的量子比特产生相互作用，离子量子比特的作用范围则非常广大，因而能够轻松进行复杂运算。但是离子量子比特相互作用的速度较慢，不利于计算机修复实时错误。
在量子计算领域，关于原材料的竞争之激烈，丝毫不亚于国家之间的竞争。
超导体回路产生的谷歌“西卡莫”处理器（左），IonQ公司用离子阱制成的量子计算机（右）。
目前，超导回路仍是大部分量子比特的基础。但量子技术尚处于非常早期的阶段，很难确定首个商用的量子电路将以何作为基础。
尽管至少还需几十年，量子计算机才可能投入实际使用，但不仅谷歌、微软、IBM、亚马逊等举足轻重的世界巨头，还有部分中小企业和风投公司都在研发上投入了成百上千万美元。这些投资者坚信，如果能率先研发出商用量子计算机，那么它们无疑将走在整个行业的前沿。
量子计算机能够对分子进行完美模拟，从而可以催生新的疾病疗法，推动新消费品的发明。它能帮助华尔街精英们将预测经济活动，优化投资组合；还会助力潜心学术的物理学家计算钻研多年的难题。随着量子技术成熟到一定阶段，它也许能破解目前的互联网加密体系，读取包括医保记录、银行账单，甚至是政府通讯在内的一切信息。
在这种情况下，未来人们不得不使用量子网络来进行加密。相比传统计算机，量子网络处理数据的能力更强，因而安全性也更高。
在这场量子技术的全球竞争中，安全性无疑是这个高精尖领域的核心问题。中国计划投资100亿美元研发量子技术，同时投入教育，保证人民掌握使用量子计算机的技能。美国则通过了《国家量子倡议法案》（the Quantum Initiative Act），计划5年内拨款15亿美元。
正如在二进制算法无所不在的今天，编码是一项必不可少的技能，在未来，了解量子计算机语言将同样不可或缺。
该图表显示，中国投入量子研发的资金将超过世界各国。
目前，美国在量子计算领域居于领导地位。2018年IBM获得了9100项专利，是获专利最多的美国公司，其中多项专利对人工智能和量子计算领域意义重大。中国计划建设世界最大的量子实验室，该项目目前方兴未艾。
这场竞争也与军事密切相关，胜出国也许会变得空前强大，使世界上所有国家的军事装备形同虚设。一些专家将量子计算机的力量与战争进行比较，得出的结论是前者比后者更为重大。
图中展示的是F-35 闪电战斗机。
福布斯作家保尔·史密斯·古德森指出，一架这样的喷气式飞机每个使用周期的开销高达1.12万亿美元，即每飞行一小时需花费44000美元。如果抽调这笔巨额资金的一部分用于资助量子计算行业，是否更为物尽其用，这是一个值得深思的问题。
有趣的是，不论是用于战争中的炸弹，还是量子计算机的量子比特，都是由自然界最微小的成分构成的。尽管它们小到肉眼无法看见，但却足以使地球发生翻天覆地的变化。这就是诡谲多变的量子世界。不论是光明还是深渊，人类已经开始沉浸其中。
正如德国物理学家海森堡提出的不确定性原理，量子力学的未来或许充满无限可能，但永远会有未知的谜团，等待探寻。
