美国10月23日最新消息，科技巨头谷歌公司宣布，在量子计算研究方面取得突破，已成功实现“量子霸权”，其一个实验性量子处理器在200秒内完成的运算，需要一台目前世界上最快的超级计算机工作一万年。美国全国公共广播电台报道称，这一成就标志着技术界数十年来使用量子力学解决计算问题的重大突破。

此前，谷歌的一篇论文被泄露，该论文声称谷歌已经能够利用一台 53 量子比特的量子计算机实现传统架构计算机无法完成的任务——在世界第一超算Summit需要计算 1 万年的实验中，谷歌的量子计算机只用了 3 分 20 秒。如今，这一消息无疑得到了实锤，。

量子霸权优越性

量子霸权，是指当量子计算机发展到50个比特时，计算能力将全面超越世界上最快的传统计算机。谷歌和IBM都已分别在2017年11月和2018年3月宣称实现了50个和72个量子位的原型机。

量子计算机比传统计算机具有优势的概念可以追溯到1980年代初期。2012年，加州理工学院教授约翰·普雷斯基尔创造了“量子霸权”一词。在一定时间范围内，量子计算机能解决传统计算机无法解决的复杂问题，比传统计算机有显著的加速。一些科技强国以及大型科技公司对量子计算均表现出兴趣，并投入力量进行研发。

《自然》网站报道指出，量子计算机的工作方式与传统计算机有根本的不同：传统比特（bit）不是“1”就是“0”，但是量子比特（qubit）可以同时以多种状态存在。理论上，当量子比特“不可避免地”连结在一起时，物理学家可以利用它们波状量子态之间的干扰来进行计算。不通过这种方式，相关计算可能要花费数百万年的时间。

谷歌的量子霸权之路，对手IBM的质疑

谷歌的量子霸权之路，要追溯到十三年前。

2006年，谷歌科学家Hartmut Neven开始探索一个新的idea——用量子计算来加快机器学习的速度，并催生了谷歌AI量子团队。

2014年，美国物理学会院士John Martinis加入了谷歌，担任谷歌量子硬件首席科学家，领导构建量子计算机的工作。两年后，量子计算理论首席科学家Sergio Boixo在Nature Communications上发表了相关论文，最终将团队的工作重点聚焦到了量子优势性计算任务上来。

这是一场科研的马拉松，一切都从零起步。即使对于谷歌的明星团队来说，这样的工作也一样是巨大的挑战。实际上，在去年10月之前，谷歌在量子优越性方面的进展始终有限。

然而，一场意外却使谷歌迎来了转机，2018年10月，加州野火蔓延，扑之不灭，出于安全考虑，谷歌不得不短暂关闭位于圣克拉拉的实验室，一众科学家也被迫休假。就在这期间，新思路出现了，然后就实现了真正的跃迁，这让人不得不感叹命运的玄奇。

其实，量子计算并非明确性的未来，要相信并坚定认为能实现，并不容易，但谷歌内部却始终相信，量子计算可以加速解决世界上一些最紧迫的问题，能为人类在分子尺度上理解和模拟自然界提供前所未有的良机。如今的成就，或许就是这份坚持的回报。

因为量子计算的突破性进展，一时间，谷歌风头无两，但就在这春风得意的当口，老对手IBM跳出来泼了一盆凉水。

IBM的认为，谷歌夸大的自己的成绩。IBM研究人员说，谷歌低估了IBM的超级计算机“Summit”， 谷歌所宣称的经典计算机需要一万年执行的任务，它实际上只用2.5天就能完成。

此外，IBM还呼吁业界都发出质疑，原话是这样的——“我们敦促业界用质疑的态度来对待这一历史上的首次‘宣称’，即量子计算机能够实现经典计算机不能实现的任务。”简而言之就是——不要上蹿下跳的谈理论，拿出点实际东西来证明。

IBM一番操作，把谷歌的脸打得是啪啪作响。《自然》网站报道称，如果IBM用来反驳谷歌的论文经过同行评议后，是正确的，那么谷歌的“壮举”就将会被降级为 “量子优势”，即量子计算机的计算速度比传统计算机快得多，但没有超出后者的能力范围。

量子计算究竟还有多远？

目前，谷歌、IBM和英特尔等美国公司都在致力于量子计算机的研发。英特尔量子硬件部门总监Jim Clarke表示：“量子可能是未来100年内最重要的计算机技术，就好像宇宙空间科学一样，它的研究可能要通过一代人的努力才能进步一点点。”

最初的量子计算机，还无法马上投入实际使用，甚至在未来十年内，人们都不会看到量子计算机给世界带来什么改变。但谷歌却十分认真地预测，量子计算机的潜在应用，会包括飞机、汽车等重要交通工具的轻量化电池设计，以及药物设计等等。

对于外界的各种质疑，谷歌也承认，量子计算机距离投入实用还有一段距离，这需要工程界和科学界很多年的努力。

谷歌还表示，他们会尽快开发一款能够“容忍噪音和错误”的量子计算机。这种量子计算机原则上能够处理任何问题。理论上讲，它们需要更强大的处理器，能够包容更多的量子比特，而且为了达到纠错功能，还需要机器冗余。这或许算是对IBM的回应，但经过业内预计，要实现这样的技术，至少还要等上10年左右。

事实上，没有人否定量子计算的庞大潜力，IBM也好，还是其他的质疑者也好，究其根本，还是目前的技术并不成熟，无法实现量子计算机的优越性，简而言之，落地困难。

五年也好，十年也罢，不管多久，量子计算终究是会得到现实的应用，化用以太坊创始人Vitalik Buterin的比喻，核聚变造就了震惊世界的氢弹，量子霸权理论会造就什么，这难道期待不值得期待吗？

参考来源：前瞻网、第一财经、中国新闻网、新浪科技、观察者网、百度百科、谷歌新闻。

参考链接

谷歌博客：

https://www.blog.google/perspectives/sundar-pichai/what-our-quantum-computing-milestone-means/

原论文：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5

IBM论文：https://arxiv.org/pdf/1910.09534.pdf