谷歌实现量子霸权？3分20秒解决超算要算1万年的问题

（原标题：谷歌实现量子霸权？3分20秒解决超算要算1万年的问题）

美国能源部下属橡树岭国家实验室的Summit（“顶点”）是当前世上最强大的超级计算机。但据英国《金融时报》报道，谷歌在一篇论文中透露他们的量子处理器在3分20秒内解决了“顶点”需要跑上1万年的计算问题。

如果情况属实，尽管只是在一个计算问题上击败最强超算，但已足够被外界视为里程碑事件。要知道，这正好符合了所谓“量子霸权”的定义：

加州理工学院教授普雷斯基尔（John Preskill）在2012年提出了“量子霸权”（Quantum Supremacy）的概念，即量子计算机能在特定问题上超越世界上性能最好的经典计算机。

只不过，普雷斯基尔预言量子霸权将由50比特的量子计算机实现，而谷歌这次使用了53个量子比特，处理器名为Sycamore。

《金融时报》在当地时间9月20日报道称，谷歌将相关论文上传到了美国国家航空航天局（NASA）的网站上，随后删除。美国《财富》杂志援引谷歌消息人士称，论文被撤回是因为该研究尚未经过同行评议。

“相比起所有已知的经典算法，这种巨大的加速意味着量子霸权已经在计算任务上实现，昭示着一种人类期待已久的计算范式。”研究人员在论文中写道。

“据我们所知，这次实验是第一个仅适用于量子处理器的计算。”

具体来说，研究人员布置给量子计算机的题目是“证明一个随机数产生器产生的数确实随机”。这是个单一的、高技术含量的计算问题，研究人员坦言，它几乎没有实际应用价值。量子计算机最早或许会在材料科学、机器学习和化学领域解决实际问题，但这还要好几年。

不过，谷歌的科学家也乐观地估计，实现量子霸权的里程碑后，量子计算机的力量将呈现指数级增长，比传统的摩尔定律更强劲地推动行业的发展。

神奇而脆弱的量子比特

量子计算机依据一套完全不同于经典计算机的量子力学法则运行。经典计算机中的比特为0或1，基于此进行二进制运算。在神奇的“叠加态”加持下，量子比特却可以同时是0和1，正如薛定谔那只著名的又生又死的猫。在理想状态下，50个量子比特一次可以进行2的50次方次运算，这已经是个天文数字。

微观的量子态在器械上很难操作，谷歌采取了一大主流思路，就是利用超导态这一宏观的量子态。不过，超导量子比特虽然具备了纠缠态、叠加态等量子计算必要的属性，但也继承了量子态的弱点：非常脆弱，极易被干扰。

换言之，超导量子计算系统通常需要更多的量子比特来保护用于计算的量子比特，量子比特的质量与数量同样重要。正因如此，谷歌虽然早在2018年3月就发布过一款由72比特组成的量子处理器，但当时并未突破量子霸权。

此外，美国IBM公司和一些初创企业也在提供所谓的量子计算服务，但它们只能在特定问题上表现出相对于一般计算机的优势，无法击败最强超算。

就在9月18日， IBM宣布将在下月推出53量子比特的可“商用”量子计算机，向外部用户开放使用，这也将是该公司迄今开发出的最强大量子处理器。