观点：加拿大即将实现量子计算飞跃。这对加拿大人意味着什么？

Sheema Khan 是一位作家，拥有 Harvard University 化学物理学博士学位，并拥有多项药物输送技术专利。

我在 Quebec 的 Marianopolis College 爱上了 Schrödinger 方程。这种热爱带我去了 McGill，后来又去了 Harvard 学习量子力学课程，在那里我会在物理图书馆里度过许多愉快的时光研究 Feynman 图。这些方程的数学优雅和物理意义令人着迷。就在几年前，Richard Feynman 首次提出了量子计算的概念，认为传统计算机无法正确模拟量子力学系统。

今天，基于量子物理学的特性，下一次计算变革已近在咫尺。今天的计算机基于比特 (bits) 运行，比特是最小的数据单位，其值为 0 或 1。另一方面，量子计算机基于“量子比特”(qubits) 运行；一个量子比特可以是 0、1 或两者之间的任何组合。如果说比特就像一枚平放的硬币，要么是正面，要么是反面，那么量子比特就像一枚旋转的硬币，在落地之前既不是正面也不是反面。

繁荣之路：抓住量子未来——或者让 U.S. 拥有它。Canada 将走向何方？

另一个特性是两个量子比特是相关的，即使相隔很远（这种现象称为纠缠），而比特则不然。想象两枚硬币瞬间相连，如果你在 Toronto 抛掷一枚，你就会立即知道在 Istanbul 的另一枚的结果。这种量子特性使量子计算机能够存储海量数据，并以比今天的超级计算机少得多的时间处理这些数据。

这导致了美国行业领导者的突破。在 2019 年，Google 声称其量子计算机在 200 秒内完成了一项世界上最快的超级计算机需要 10,000 年才能完成的计算。自 2024 年以来，该公司在量子芯片和量子算法方面取得了进一步突破，从而增强了计算能力。

鉴于这些新兴机器的复杂性，它们将无法用于电子邮件和 PowerPoint 演示等日常任务。相反，它们将被用于高度复杂的任务，如在分子水平上设计新药物和材料、优化全球供应链以及加密。军方，尤其是 U.S. 和 China，已经以仍处于机密状态的方式利用这项技术。

虽然这两个国家目前被视为世界领导者，但几十年来，Canada 一直是量子计算的先驱，相对于其人口而言，拥有巨大的影响力。我们拥有深厚的研发专长、强大的人才储备，并在一些量子技术领域处于领先地位。例如，Institute for Quantum Computing 和 Perimeter Institute（均位于 University of Waterloo），以及 Université de Sherbrooke、McGill 和 University of Toronto，都培养了世界级的人才。总部位于 Toronto 的 Xanadu 是基于光子的量子计算领域的领导者。D-Wave 成立于 Burnaby, B.C.，是世界上最古老的量子计算公司之一，曾设计过解决特定数学问题的机器。