“量子霸权”竞赛开始

最近，美国的国际商用机器公司宣布它已经成功地开发了一个50量子位处理器的原型。尽管相关的技术细节仍不清楚，但它表明“量子霸权”之战已经进入关键时期。然而，量子计算机变得实用并实现其全部潜力还为时过早。

“量子霸权”是由加州理工学院的物理学家约翰·普雷斯基尔发明的一个术语。它用来表示“量子计算机具有传统计算机在某些领域所不具备的能力”，如模拟分子结构、处理密码、机器学习等。业界普遍认为，在超过49个量子位之后，量子计算机的能力将“化为乌有”，传统计算机只会失望。

目前，包括谷歌、英特尔和其他公司在内的国际技术巨头正通过不同的研究方法和途径向这一目标迈进。长期以来被视为量子计算机开发领域“领导者”的谷歌，此前已经推出了9台量子比特机器，并宣布将在今年年底前发布49个量子比特系统。英特尔今年10月正式宣布，首个17位超导测试芯片已交付给荷兰合作伙伴QuTech。

尽管各方都处于战争状态，但事实上，50比特量子计算机的发展和“量子霸权”的夺取才刚刚开始。

首先，量子计算机的发展是一项系统工程，除了开发芯片、控制系统、测量设备等硬件外，还需要开发相关软件，包括编程、算法、计算机架构等。由于对硬件和软件的新要求不同于传统计算机，量子计算机的所有方面都需要重新研究。

其次，量子位的数量不是最重要的。一些专家说，为超导量子计算机实现数千个量子位并不困难。困难在于如何使它们的量子态精确地相互作用。量子计算机使用的量子系统非常脆弱，周围环境容易破坏量子相干性，导致量子计算机并行计算能力基础的消失和向经典串行计算的转变。因此，通用实用量子计算机需要强大的容错能力，这也是科学家们的目标。

此外，超过50个量子位并不意味着量子计算机可以做任何传统计算机做不到的有意义的操作。目前，最乐观的估计是，如果量子计算机想要比经典计算机更快地解决实际问题，它们可能需要至少100到200个量子位。专家估计执行一些特殊操作可能需要数千甚至更多的量子位。要实现这些还有很长的路要走。

微软量子计算项目负责人霍尔姆达尔指出，当第一个晶体管在50年前被发明时，没有一个科学家认为它可以应用于手机。今天，量子计算机也处于这样一个相似的“奇点”具有“自然光环”的量子计算机会给世界带来什么样的“血洗”？在哪些领域我们可以期待，我们不能期待“展示我们的才能”？我们只能拭目以待。