谷歌在當地時間周三突然宣稱其實現了量子計算領域的重要里程碑——“量子霸權”。谷歌表示，已經設計出一個機器，只需200秒就能解決世界上最快的超級計算機要花一萬年才能解決的問題。

谷歌故意讓傳統計算機“變笨”？

谷歌在一條公開發布的博客中公布了這一震撼計算機界的消息，同時還附上了在《自然》雜志上發表的科學論文。

上個月，谷歌的一篇論文被泄露，該論文聲稱谷歌已經能夠利用一臺 53 量子比特的量子計算機實現傳統架構計算機無法完成的任務——在世界第一超算Summit需要計算 1 萬年的實驗中，谷歌的量子計算機只用了 3 分 20 秒。

谷歌10月23日發表的博客，讓這一消息實錘，并成為世界上首個宣稱實現“量子霸權”的公司。實現了“量子霸權”意味著量子計算機距離實用又邁進了一大步。

所謂“量子霸權”，是指當量子計算機發展到50個比特時，計算能力將全面超越世界上最快的傳統計算機，實現“稱霸”。谷歌和IBM都已分別在2017年11月和2018年3月宣稱實現了50個和72個量子位的原型機。

但有趣的是，競爭對手IBM第一時間對谷歌的這一“宣稱”做出回應，并讓谷歌的這一研究結果大打折扣。IBM在一篇博客中表示，谷歌高估了計算項目的難度。IBM稱谷歌所宣稱的經典計算機需要一萬年執行的任務，其實只要2.5天就能完成。

IBM還呼吁業界都引起質疑。“我們敦促業界用質疑的態度來對待這一歷史上的首次‘宣稱’，即量子計算機能夠實現經典計算機不能實現的任務。”IBM表示。

為了質疑谷歌，IBM還提出“量子優勢”的概念，認為應該在一個真實應用場景，比如金融服務、AI、化學中，來對比量子計算機和經典計算機的工作。

意義堪比第一架飛機試飛

谷歌CEO桑德爾-皮查伊很快予以還擊，并把首次實現“量子霸權”的意義與萊特兄弟的首次試飛相提并論。皮查伊表示：“人類的首架飛機飛行時間只有12秒，因此也不可能有實際的應用。但這證明了飛機飛行的可能性。”

一位量子信息技術的從業人員對第一財經記者表示：“通過論文的預印本補充材料可以看出，谷歌用作對比的經典算法降低了經典計算機的‘智商’，是拿完全沒有優化過的‘最笨’的算法來進行對比，因此有點夸大對比結果之嫌。”

如果像IBM所說的，經典計算機需要2.5天解決的問題，量子計算機用了200秒解決，這與谷歌宣稱的一萬年與200秒的對比，效果上打了不少折扣，也就是說量子計算機的優勢并不那么明顯。

但由于“量子霸權”并沒有對量子計算機比經典計算機快多少做出定義，理論上只要量子計算機被證明快于經典計算機，都能被視為實現“量子霸權”。

對此，麻省理工學院教授Peter Shor認為，量子計算機和經典計算機的速度是很難做比較的。“這就好像無法回答‘火車要比船快多少的問題’。”Shor教授在近期上海舉行的一場墨子沙龍上表示，“這不僅僅取決于運輸方式，還取決于目的地在哪里。”

Shor指出，公眾的一個誤區是往往局限于計算機的速度多快，而忽視了它的記憶和儲存。他解釋道：“量子計算機上的每一步幾乎肯定要比傳統計算機要復雜，但是量子計算機可以利用量子力學特性的算法，大大減少所需要的部署，從而加快計算的速度，這個是傳統計算機所不具備的。”

量子計算機與經典計算機的顯著差異在于，傳統的計算機存儲數據的方式是0或者1，這就好比一個開關，只有“開”和“關”兩種狀態；而量子計算機存儲數據方式是依賴量子比特，可以是介于0和1之間的任何狀態，這令其速度更快。

十年內可能無法改變世界

目前谷歌、IBM和英特爾等美國公司都在致力于量子計算機的研發。英特爾量子硬件部門總監Jim Clarke表示：“量子可能是未來100年做重要的計算機技術，就好像宇宙空間科學一樣，它的研究可能要通過一代人的努力才能進步一點點。”

正如皮查伊所說的，最初的量子計算機可能還無法馬上投入實際使用。甚至在未來十年內，人們都無法看到量子計算機給世界帶來實際的改變。但谷歌預測，量子計算機的潛在應用包括飛機和汽車輕量化電池的設計以及藥物設計等。

谷歌也承認，量子計算機要實現必要的計算能力，還需要工程界和科學界很多年的努力。“但是我們看到了這條路是清晰的，并且會一致朝前走。”谷歌表示。

谷歌還表示，他們將盡快開發一款能夠“容忍噪音和錯誤”的量子計算機。這種量子計算機原則上能夠處理任何問題。理論上講，它們需要更強大的處理器，能夠包容更多的量子比特，而且為了達到糾錯功能，還需要機器冗余。不過業內預計，要實現這樣的技術至少還要等上10年左右。

對于量子計算機的商業化前景，谷歌表示：“對于量子計算的保守估計，投資者預計只能在長期獲得回報。盡管如此，我們依然認為，隨著小型的量子計算機會在5年內逐漸興起，短期的回報仍然是有可能的，雖然這些設備無法實現完全的糾錯功能。”

但漫長的商業化路徑無法阻擋全球科研人員在量子技術領域展現他們最新的研究成果。比如中國發射的全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，它為探索未來空間尺度量子通信應用的可能性做出巨大貢獻。

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