量子计算机运用量子叠加原理，产生0与1之外的量子进制（qubit），进而提升运算速度；量子计算机的运算速度是传统计算机的500万亿倍以上，将颠覆现有的数据架构、安全防护等信息领域。
近日，澳洲物理学家在量子运算领域取得突破。他们在硅材料中置入两个磷原子，运算速度因此提升200倍，是构建原子级量子计算机的里程碑。
这款运算速度level up的量子计算机，到底是什么神物？
在硅材料中置入两个磷原子，运算速度提升200倍
该实验由澳洲新南威尔士大学的量子物理教授–米歇尔．西蒙斯的团队主导。西蒙斯的团队在硅材料中，置入两个磷原子，让磷原子成为囚禁电子，创建首个硅基磷原子的两个量子进制的量子门，运算速度比其他基于硅的两量子进制计算机快200倍。
之前已经有论文证明，以硅为载体的磷电子，其自旋的交互作用可以让量子计算机以千万亿赫兹的速度运算；然而技术上的瓶颈，直到近期才被西蒙斯的团队解决。
该技术瓶颈是，科学家很难确定磷原子电子之间的量子门，进行交换关系（打开或关闭）所需的原子距离。若距离太远，交换门不易打开；距离太近，则不易关闭。西蒙斯团队在实验中发现，原子距离13纳米是最适当的，解决了技术上的问题。
量子运算有五大要件，西蒙斯团队让硅基量子计算机从理论成为现实
目前量子计算机有很多种，除了西蒙斯团队研究的硅基量子计算机之外，还有超导体量子计算机、半导体量子计算机、光量子计算机等。西蒙斯表示，硅基量子计算机有较长的相干时间（衡量量子进制保持量子态的时间）与较高的保真度（衡量信息交换的准确性）。
西蒙斯团队的研究论文发布在近期的《自然》期刊上。该团队的研究，满足了量子计算的五大判决要求（Di Vincenzo’s criteria），而硅基量子计算机也从理论成为现实。
根据David P. DiVincenzo提出的五大判决要求，一个能够进行量子运算的系统，会满足这五大条件：
1. 物理系统可扩展，且系统中的量子进制具有良好性能
2. 将量子进制的状态初始化为简单基态的能力
3. 去相干时间长
4. 一组通用量子进制门（包含单进制量子门和两进制量子门）
5. 一种基于量子进制的测量能力
西蒙斯团队的研究证实了第4点要求。该团队的下一个目标，是在5年内置构10进制的量子集成电路，并在10年内商业化。
量子计算机产业蓬勃发展，全球仍需2万名量子专家
从商用角度来看，有两种标准可以评估量子计算机的商业潜力：
1. 开发性能超越传统计算机的量子计算机，实现“量子霸权”
2. 开发可执行商业应用程序的处理器
前者需要50个量子进制，后者所需的量子进制较少。
传统计算机只能用0和1两种进制计算，量子计算机有0和1的叠加态，因此运算速度更快，可以是传统计算机的500万亿倍，可执行繁重的计算作业，用于气象预报、天文研究、药物开发、自动驾驶汽车等各样领域。
昆士兰大学数学与物理学教授汤姆．斯塔斯表示，量子计算机正在从学术研究领域转到商业领域，是个蓬勃发展的产业，而且“全球还缺少2万个量子专家”。
现阶段已经有商用的量子计算机了，例如IBM Q，但它们离消费者的生活还有段距离。随着量子技术的进步与普及，有朝一日，量子计算机会进到我们的生活中，如同现在的笔记本电脑、手机，成为生活中不可或缺的电子产品。