图：拓扑量子计算理论模型
除此以外，还有依靠电磁场控制带电离子的离子阱量子计算机、依靠光学设备控制光子的光量子计算机。
每一种设计方案，都有自己独特的优点。目前，还没有任何一种方案，能够力压群雄，最终胜出。
在过去的几年里[6]，美国、英国、加拿大等国家对量子计算机的研发投入超过了 10 亿美元，德国、俄罗斯和荷兰等国在量子计算上也投入了数亿美元。但是，很显然，在一个具体的技术方向确定之前，这些巨额的投资被各种各样不同的方案分散了。
目前看来，虽然比较领先的谷歌和 IBM 走的都是超导量子计算机的路线，但从这两家公司目前遇到的困境来看，我们仍然不能肯定，这就是那个最优的解决方案。
宇宙射线或将锁死量子计算机的未来
麻省理工学院最近的一项研究表示[7]，噪声干扰导致的量子比特退相干问题，很可能成为当前量子计算机技术发展的天花板。麻省理工学院林肯实验室的研究员奥利弗教授说：“在过去的20年里，我们就像剥洋葱一样，把引起量子比特退相*因素一个一个地解决掉。到现在，除了周围的环境辐射以外，已经没有太多的事情可以做了。”
为了减少周围的环境辐射，研究小组甚至把 2 吨重的铅块做成了防辐射墙。他们不断地升起和降下这堵铅做的墙，来测定环境辐射对量子比特退相*影响。
最后，他们的结论是，这些措施有效地阻挡了来自周围环境的辐射，但是却挡不住无处不在的宇宙射线，宇宙射线已经成为阻碍量子计算机进一步发展的天花板。
他们没有想到，那些极其微弱的辐射竟然对量子比特的稳定性起到了严重的破坏作用。现在，科学家们要么带着设备躲到 1000 米深的地底下去，要么就必须研发出有效的能够抵抗宇宙射线干扰的元器件。
说句大白话就是，宇宙射线锁死了我们的量子计算机技术。（难道这也是三体文明的阴谋吗？）
突破量子计算机的技术奇点
解决退相干问题，大幅度增加量子比特的稳定性，这很可能就是我们要寻找的那个技术奇点。只要这个点被突破，量子计算机就有可能取得爆发式发展。
刚刚突破奇点的量子计算机并不一定非常强大，它们可能仍然只具备几十个可控量子比特，但是，这些计算机的稳定性得到了大幅度的提高。这些量子计算机会被接入到互联网中，为公众提供比较稳定的量子计算云服务。
这时候的量子计算机由于量子比特不够多，仍然无法运行肖尔算法这样的复杂算法。我们的密码也并不会遭遇挑战。但是，全世界已经嗅到了危险的信号，世界正处在量子计算革命的前夜当中。很快，多种符合量子计算时代的安全密码被开发出来，全世界的软件都开始了一轮基于密码学的版本大升级[8]。
这时候，全世界的工程师都在尝试发明新的量子算法。一些专用算法被用在专门建造的量子计算机上，另外一些算法则需要等待量子计算机变得更强后才能运行起来。最有意思的是，这个阶段很可能产生一种帮助优化和设计量子计算机的算法，这让量子计算机成了设计更好的量子计算机的驱动力。这些算法能够帮助我们，把量子计算机设计得更好。量子计算机的发展开始了加速。
图：设计建造中的量子计算机
这时候，由于技术的发展，原本必须工作在接近绝对零度环境中的量子计算机，可以工作在4K ，甚至更高的温度下。于是，人类开始利用太空的低温环境，在太空建造大型的量子计算机。原来为了维持超导环境而耗能巨大的量子计算机，到了太空之后，使用成本一下子就降下来了。很快，量子计算成为一项普遍的公众服务。凡是适合量子计算机解决的问题，都会被拿去用量子计算机来解决，人类对计算的需求一下子被释放了出来。
人工智能或将迎来全新时代
全世界的信息化也会达到前所未有的水平。充沛的算力会帮助人类处理掉物联网收集到的全部信息。在量子计算的帮助下，人工智能的训练将达到前所未有的高度。
无论我们是否能破解人类意识的秘密，仅凭借模式识别的不断优化，我们就能制造出非常接近人类行为的人工智能。一个真正的智能时代即将来临。
通过精准模拟大气运动，短期天气预报将变得极为精准。
通过对海量图像的模式识别，我们几乎可以让人工智能帮我们识别出照片上的任何东西。
互联网上的所有信息都会被读取和分析，我们有可能能够追溯任何一条信息的原始信源，让伪科学和谣言无所遁形。
我们会深入蛋白质分子层面进行病理研究和药物研发，所有人体内的化学反应都将被彻底弄清。
我们会深度解读每个人的基因，我们有机会彻底弄清楚每一个基因代表的含义，人体很可能会被彻底解码。
我们的医疗也会进入到基于基因解析的精准医疗阶段，人类的寿命会被延长到极致，除了仍然无法对抗的衰老，我们不再惧怕任何疾病。
在完成上述计算之后，如果算力依然充足，人类必然会把手伸向宇宙。我们会对地球上能接收到的所有电磁波进行拉网式搜索，也许我们很快就能发现来自遥远星系的智慧生命的呼唤。
人类或将掌握微观世界的底层规律
经典计算机的发展，会一直发展到摩尔定律失效，芯片的尺度达到物理极限为止。未来，量子力学会接过经典力学的接力棒，一直推动量子计算机的发展。人类对世界的理解，将从宏观近似的理解，跃升为对微观世界底层规律的精准理解。
量子力学主宰的微观世界，一直以来都以它的反常识和怪异的规则，展现给我们一副生人勿近的状态。
但是，量子力学理论指导下的量子计算机，成了量子力学的破壁人。它不仅把量子力学的各种怪异的特点，应用得淋漓尽致，还通过自己强大的计算能力，不断提升着自身的能力。有了量子计算机之后，人类控制微观世界的大门，就被开启了。
很难想象，人类对微观世界的控制，最终会达到什么样的水平。但是，我们可以肯定的是，量子计算机必然能加深我们对于量子力学的理解，从而形成互相促进的良性循环。也许，人类寻找万物理论的终极梦想，也能在这个阶段得以实现。
人类是否会像科幻大师阿瑟·克拉克在《太空漫游四部曲》中描写的银河主宰一样，最后把自己也化作量子信息，融入到宇宙中去。小编觉得，如果顺着这个方向，一直开脑洞下去，还真不排除这种可能呢。
