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“量子计算”的概念可以追溯到1982年，由伟大的物理学家理查德·费曼提出，可以通过利用量子叠加原理存储信息。与传统计算机的二进制相比，量子计算的基本单元是原子尺度的单位，即“量子比特”（qubit），它们能够同时是0和1的叠加态。多量子位可以与所谓的“纠缠态”联系到一起，单独的一个量子位的改变就可以影响到整个系统。
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实践中，这意味着一台量子计算机可以同时执行多个并行计算。比如，同时进行多个搜索任务。假如要在1 000本书中搜寻一个特定的记号，普通计算机需要逐一搜寻，而量子计算机可以同时搜寻1 000本书。也就是说，量子计算机可以同时解决多个问题，这种超快速度带来的改变和影响是极具想象空间的。
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1997年，英国物理学家科林·威廉姆斯（Colin Williams）和施乐帕克研究中心的斯科特·克利尔沃特（Scott Clearwater）出版了一本名为《探索量子计算》（Explorations in Quantum Computing）的书，具体描述了如何制造一个量子计算机。
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1999年乔迪·罗斯（Geordie Rose）和亚历山大·扎戈斯金（Alexandre Zagoskin）两位量子物理学家在加拿大创建了D-Wave公司来制造量子计算机。2007年，D-Wave在位于加州山景城的计算机历史博物馆展示了第一台量子计算机样品，虽然很多专家持怀疑态度，但D-Wave还是在2011年出售了第一款商用量子计算机。目前，D-Wave的投资者名单中包括亚马逊的创始人杰夫·贝索斯以及美国中央情报局，它的购买客户则包括NASA和谷歌。
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除D-Wave公司外，目前量子计算机最令人兴奋的研究可能正在2006年成立的联合量子研究所（JQI）进行，该研究所由美国国家标准与技术研究院（NIST）、美国国家安全局（NSA）以及马里兰大学（位于华盛顿特区附近）共同创建。2009年，NIST发布了一个通用可编程的量子计算机，但几乎还没有实际应用，研究成果主要停留在理论层面。
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目前量子计算机方面的主要研究进展包括：2013年，马克·华纳（Marc Warner）的团队在伦敦纳米技术中心发现，染料中名为“铜酞菁”（copper phthalocyanine）的电子在叠加态保留了很长时间，这意味着也许他们发现了适用于量子计算的硅。
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2014年，荷兰代尔夫特理工大学在相隔3米的两个量子比特（quantum bit）之间以零错误率传递了信息，这是一个重大的成就。2015年，NIST在超过100kms（绝对的度量单位）的距离下成功传递了量子信息，NIST的一位科学家大卫·维因兰德（David Wineland）被授予了2015年的诺贝尔奖。
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2016年，马里兰大学克里斯托弗·门罗（Christopher Monroe）的团队推出了五位量子比特模块（five-qubit modules），它可以合并大量的量子比特来创造量子计算机。
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D-Wave此前声称他们已经制造了一个有1 000多个量子位的量子计算机，科学家们对此还是持怀疑态度，但与D-Wave不同的是，克里斯托弗的实验任何大学都可以复制并验证。同样在2016年，IBM将五位量子比特模块的计算机放在了云上，推出基于云的量子计算平台——Quantum Experience。
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制造量子计算机存在两个主要问题。第一个问题是，大部分量子计算机用的是超导电路，因为量子计算在超导状态下更易实现，但是超导需要非常低的温度，同样的问题，在室温超导成为可能之前，冷却过程非常昂贵。第二个问题是，超导量子比特不稳定（这是量子物质的特性）。
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谷歌和IBM在这一领域非常活跃。2013年谷歌购买了一台D-Wave的量子计算，2014年谷歌签下了约翰·马蒂尼斯（John Martinis）教授，他在加州大学圣巴巴拉分校研究量子比特已经超过了10年。
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量子比特的质量可不是小事，D-Wave的量子比特就没有约翰·马提尼教授研发出来的稳定可靠。谷歌签下这位教授真正引发了跟IBM之间的竞争。2015年，马提尼的团队研发出了一个高度可靠的架构：9个量子比特排成一条线。几个月后，IBM在纽约的团队声称他们研发出了相似的架构：4个量子比特以2个为一组排列。两大巨头在竞争谁能发明第一个通用量子计算机。
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此外，诺基亚贝尔实验室的鲍勃·威利特（Bob Willet）和微软的迈克尔·弗里德曼（Michael Freedman）正在寻找一种不同的量子比特的“拓扑量子比特”，希望它不会存在超导量子比特的问题。
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量子位的产生可以依靠几种不同的方法，包括电子自旋、原子能级和光子量子态。光子能够在很长的距离和时间周期内很好地保存纠缠态。但是产生稳定可量的光子纠缠态是一大难题。2016年，来自加拿大国立科学研究所（INRS）的罗伯托·莫兰多蒂（Roberto Morandotti）教授团队在这个问题上有了重大突破，他们开发出了一种光学芯片，芯片上的量子频率梳可以用来同时产生多光子纠缠的量子比特状态，有望帮助量子计算机解决诸多发展道路上的障碍。
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“隐身”不再遥远
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纳米技术接下来要顺利发展的话，我们就需要一个大的“成功故事”。石墨烯还不足以抓获公众的想象力，也许它并不像科学家们原来以为的那样“强大”吧。我的朋友珍妮弗·迪翁（Jennifer Dionne）是斯坦福大学的纳米技术实验室的负责人，她总是开玩笑说，孩童时代读哈利波特的小说时，她的梦想就是制作出“隐形斗篷”，而如今纳米技术可以让她梦想成真了！珍妮弗目前正在研究一种可以让物体“隐形”的材料，这不仅有趣也会有很多实际的应用意义。
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2006年，来自北卡罗来纳州杜克大学的大卫·史密斯（David Smith）实现了最初由伦敦帝国学院的约翰·彭德里（John Pendry）提出的构想：如果你能用可以弯曲电磁波的材料（光是一种电磁波）覆盖一个物体，你就能让该物体隐形。彭德里开创了“超材料”科学，即那些在自然界中不存在的材料科学［实际上，苏联物理学家维克托·韦谢拉戈（Victor Veselago）在1968年已经提出了理论设想］。
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大卫·史密斯就使用了这样一种超材料来弯曲物体周围的微波，从而使物体不可见。略为遗憾的是，这种超材料也只能在微波范围内发挥作用。
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2005年，安德里亚·阿鲁（Andrea Alu）提出了“等离子隐形”的概念，同样，他使用的也是超材料。2012年，他的团队成功制造了第一个超材料斗篷，只有几微米厚，可适用于空间中的3D物体。[19]
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然而，它也只对微波发挥作用。能使所有光波都弯曲的“隐形斗篷”还没有人发明出来。而这恰恰可能是纳米技术发挥用武之地的机会，如果纳米技术在这方面成功了，一定会再次引发轰动。
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用纳米技术制造纳米技术
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在纳米尺度操作物质以及制造纳米材料都是非常昂贵的，这是目前整个行业面临的最简单也是最直接的门槛，大实验室的解决方案非常简单：花更多的钱打造更强大（和更昂贵）的显微镜以及各种工具。但我认为，除非我们弄清楚如何使用纳米技术本身来制造纳米材料、装备等；否则纳米技术肯定没办法“便宜”，而只要在纳米尺度上工作仍旧如此昂贵，批量生产并投入市场的纳米材料、装备等就不会出现。
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值得强调的是，我们“巨大”的手指和“巨大”的眼睛根本不是处理微观事物的“自然”方式，我们需要同样处于原子尺度的微观手指和微观眼睛来操作，我们需要用纳米技术来制造纳米技术。
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全世界所有的科学家们都在研究如何降低“纳米制造”的成本。在湾区的流行技术是胶体合成法（colloidal synthesis），加州大学伯克利分校的保罗·阿利维萨托斯（Paul Alivisatos）至少从1996年就开始探索了。
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纳米压印光刻技术是1995年由明尼苏达大学的史蒂芬·周（Stephen Chou）最先提出，2012年，维也纳科技大学的于尔根·斯坦普弗尔（Juergen Stampfl）发明了一种名为“双光子光刻技术”的快速纳米3D打印技术，用这种技术可以打印出非常小的物体。
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