谷歌已经实现“量子霸权”？有争议，不实用，但仍然伟大

极客网·极客观察(小刀)  11月1日 相信你已经听说谷歌宣称在量子计算方面取得突破，已经实现“量子霸权”。最强超级计算机要10000年完成的计算量，量子计算机只要200秒就能解决。量子计算的厉害之处可见一斑。什么是量子霸权？量子计算为何重要？谷歌量子计算到底发展到什么地步？为什么IBM表示不服？今天就随极客网来探究一番。

什么是量子计算和量子霸权？

在我们的日常生活中，事件的可能性可以用0-100%来划分，没有负值，所以我们不会说有-30%的可能性会下雨。当我们搭建物理块时，比如用电子、光子搭建，它们遵守的可能性原则完全不同，这就涉及到另一个概念“amplitudes”（幅值），这个值有正、有负，甚至有可能更复杂。如果某事件可以以正幅值的形式发生，也可以以负幅值的形式发生，那么它的可能性就会消失，因为总幅值可能是0，事件永远不会发生。就这是所谓的“量子干涉”，量子世界正是根据这样的奇怪规则建立的。

假设有1000个量子比特，它们全都会相互作用，根据量子力学的游戏规则，1000个量子比特的每一种可能搭配方式都会有一个幅值。1000个量子比特能同时处于2种至1000种状态中，约有10的300次方种可能性，而宇宙中只有10的80次方个原子。

传统计算机使用0或者1的比特来存储不同信息，量子计算机使用量子比特存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1，也有可能既是0也是1。量子力学认为，一个原子可以同时处于两种状态。1个量子比特可以存储2种状态的信息，也就是0和1；2个量子比特就可以存储4种状态的信息，3个8种，4个16种。

谷歌量子计算机有53个量子比特，有2的53次方种状态，约为9 quadrillion（千万亿，1后面15个0）。科学家相信，用谷歌量子计算机完成计算时，它走1步，传统计算机要走9千万亿步。

那么什么是“量子霸权”呢？其实谷歌管它叫量子优势，不叫量子霸权，指的是量子计算的计算力超越经典计算机。

谷歌真的实现量子霸权了吗？

谷歌宣称已经实现“量子霸权”，全球媒体专家都是怎样看的？我们收集几个媒体的重要观点，让大家深入了解一下，量子计算到底意味着什么？谷歌是否真的实现了量子霸权？

Vox：小块头也有大能力，谷歌量子计算机只有一张床大小

量子霸权这个术语是2012年提出来的，意思就是说量子计算机可以做一些事，但经典计算机跟不上它的速度。简单来说就是量子计算机的计算速度比常规计算机快很多。不过有许多人表示怀疑，认为量子计算机可能无法完成实际计算。

目前世界最快的经典计算机名叫Summit，归IBM所有，它有两个篮球场那么大。谷歌量子计算机很小，可能只有一张床那么大，名叫Sycamore。谷歌给Sycamore一个特殊的问题，让它解决，这个问题叫“随机电路建模”问题。

谷歌声称解决同样的问题经典计算机要1万年，而Sycamore量子计算机只要200秒。IBM表示怀疑，它认为最强大的超级计算机解决此问题只要两天半。

即使是这样，谷歌的成就也不容忽视。经典计算机要两天半解决的问题，量子计算机只要200秒。如果谷歌量子计算机更大一些，有70个量子比特，经典计算机要像它一样强大，体积可能有一个城市那么大。

在量子计算领域，在过去一段时间IBM一直是领先者，它并没有将“量子霸权”当成追求的目标。为什么？因为IBM认为所谓量子霸权只是一个人为设定的基准，即使你跨过了基准线，它可能还是没什么用。

Gizmodo：量子计算也会犯错，对计算环境要求苛刻

尽管谷歌取得技术突破，但量子计算机还是会犯错。与外部世界的任何一点作用都可能会让量子比特出现错误。但谷歌的实验向我们证明，当量子比特越来越多时，人类预测错误的能力也会越来越强。

谷歌科学家Marissa Giustina说：“我们已经证明，我们能够理解这些错误。这是一个重要的工程、物理突破。”

当你接触量子计算程序，你会通过常规计算机界面来操纵，发出脉冲，它可以改变量子比特的赋值，和五线谱上的音符有点像。完成操作后，研究人员向我展示发送的脉冲是怎样的形状。

无论怎样，在科学层面，谷歌已经向我们展示更大、更复杂的量子系统，比之前的量子计算机都要复杂。从计算层面看，我们已经进入陌生领地，在这里量子计算机已经是可见可摸的设备，它能做经典计算机做不了的事。

难怪Marissa Giustina说：“现在我们已经进入计算新领域，通过其它工具你进不了。”

麻省理工技术评论：谷歌与IBM争了起来，后者的经典计算机也很强大

“量子霸权”最初是由加州理工学院科学家John Preskill提出的，他认为，在挑选问题时谷歌的选择面很窄，它选了量子计算机擅长而经典计算机不擅长的问题。John Preskill说：“量子计算几乎没有架构，所以经典计算机很难跟上，正因如此，量子计算提供的答案在信息方面严重不足。”

另外，谷歌在模拟时不能简单将量子计算代码移植到经典计算机上。当模拟的量子比特增加时，难度也会增加，而且是指数级增加。正因如此，才会有各种各样的代码优化技术出现，只有利用这些技术才能获得足够好的结果。

IBM研究人员提出一种方法，用这种方法计算，经典计算机只要两天半就能完成谷歌所说的任务，如果稍作优化，时间会更短。

关键差异在哪里呢？在硬盘。用经典计算机模拟量子计算机，需要处理海量数据。内存如果越小，你就要将任务划成更多的部分，需要的时间也就会更长。谷歌高度依赖RAM，用RAM来存储数据，IBM既用到了RAM，也用到了硬盘。IBM还说可以用其它经典计算机优化技术（硬件和软件技术）来提升速度。IBM虽然给出了方法，但它并没有真正测试，所以我们不能判断效果到底是否真像它说的那样好。

争论真的重要吗？可以说是，也可以说不是。正如Preskill所说的，谷歌解决的问题几乎没有什么实际用处，即使谷歌量子计算机再大一些，解决最狭窄的经典问题时也要很长时间。想用量子计算机破解现代编码，至少还要等几十年。

尽管如此，Preskill还是认为达到“有限量子霸权”仍然重要，它意味着我们离实用量子计算机又近了一些。

彭博社：有突破也有风险，加密技术可能会被瓦解

谷歌量子计算也给我们带来一些风险。首先，全球将量子计算竞赛将会进一步升温，后果无法预测。去年，美国总统特朗普签署一项命令，投入11亿美元，优先发展量子计算技术，这只是开始。如果美国想在量子计算领域继续成为全球领导者，必须做更多事。

还有一个担心，当先进的量子计算机到来时，保护全球数字世界的加密技术可能会被瓦解。这些加密系统以精深的数学问题作为基础，但从理论上说，难题在量子计算机面前形同儿戏。安全研究人员已经意识到问题的存在，他们正在努力开发“后量子”系统和标准。

毫无疑问，量子计算时代会从许多错误、从希望的破灭、从难以克服的困难开始。谷歌已经向我们证明量子计算技术正在进步，以一个量子比特一个量子比特的速度前进，走向奇怪的未来。

世界经济论坛：量子计算应用广阔，前景光明

有了量子计算技术，我们可以构建全新互联网，用量子比特而非比特构建。对于加密通信来说，量子计算技术也很重要，因为量子通道可以让传输变得更安全。

除此之外，量子计算技术还可以用在机器学习领域，相比经典计算机，量子计算机的计算速度更快。有人相信，在未来6-12个月，量子计算就会在“机器学习”领域获得“量子霸权”。

量子计算的应用前景几乎无穷无尽，加密、机器学习、化学、优化、通信等行业都用得上。这还只是开始，研究人员正在努力，看看如何将量子计算与其它行业结合。

谷歌量子计算机解决的问题没有任何实际意义，它只是向我们证明量子计算潜力无限，在未来几年里，人类也许就会解放这种能力。

南华早报：中国量子计算正在追赶美国

2018年，阿里巴巴推出量子计算云，系统装备的量子处理器有11个量子比特，当时它是世界第二快的量子计算机，只比IBM量子计算机（20个量子比特）慢一些。

同样在2018年，百度也建立自己的量子计算研发中心，由教授Duan Runyao主管，他曾说要在2023年之前将百度量子计算机研究院变成世界一流研究院。

另外，中国已经在合肥设立国家量子计算中心。

到目前为止，在量子比特的增加上，西方比中国领先。虽然这次谷歌展示的Sycamore有54个量子比特（其中一个没有工作），但去年谷歌曾经说过它开发出72位量子芯片。很快IBM也会向客户开放53位量子计算机。

量子比特的数量代表一切吗？不是的。要让计算任务完美完成，量子比特必须正常运行。在现实状态中，它经常犯错，需要修正，量子比特越多，修正越难。

总之，在量子计算领域，谷歌已经成为第一名，但中国企业正在快速追赶。

以上就是极客网分析解读，并收集整理的一些国外媒体对量子计算及谷歌量子霸权的看法，对此你有什么高见？欢迎与我们分享。

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