科技生活播報
Google採用了一種隨機量子電路來展示量子計算的潛力。所謂隨機量子電路，就是在一個量子門的集合中隨機挑選一系列的門，作用在隨機挑選的量子比特上（對於兩比特門，則隨機與它四個近鄰的比特之間進行），最終的輸出是253維的態空間上的一個隨機取樣（這個說法很繞，說白了就是我不管輸出結果是什麼，總之是那麼多種可能狀態的其中一種）。
Google團隊最多做到53個量子比特，1113個單比特門，430個雙比特門，整個算法的週期數[2]最大到m=20。作為對比，Google在德國於利希研究中心超算、目前世界上排名第一的超算Summit，以及Google雲計算服務器上進行了模擬。當m=20時，因為內存不足，計算機已經無法模擬。當m=14時，進行三百萬次採樣，保真度達到1%需要的運行時間測算下來為1年。當m=20，達到0.1%保真度所需要的運行時間估計要達到1萬年！更令人吃驚的數據是，做這個運算需要50萬億核時，需消耗1千兆度的電力（我想這還沒計入給計算機散熱的空調用電）！把整個Google賣掉才有望完成一次這樣的計算。值得注意的是，量子計算機的運算能力是雙指數加速的，這就是所謂的內文定律（Hartmut Neven是Google量子AI的頭，這個定律是以他的名字命名的）。量子比特數與算法深度（指能夠有效執行的門操作層數，算法深度與錯誤率成反比）將隨時間指數增長，而量子計算能力又隨之指數增長（第一個指數類似於摩爾定律，是技術發展的速度，而第二個指數是相對於經典計算而言的，量子系統提供的態空間維度隨比特數呈指數增長，因而其組成的糾纏系統複雜度也將呈指數增長，帶來的計算潛能也隨之指數增長）。這將是一個無比恐怖的增速！以這種增速發展的話，經典計算機顯然是望塵莫及的。
另一個需要注意的地方是：Google用來演示量子霸權的算法是毫無意義的，它不解決，也壓根不打算解決任何問題。它的目的是為了展示量子計算的潛力。我們需要保持清醒的是，量子霸權演示中用到的還是有噪聲的物理比特，距離用於解決真正意義上的計算問題還有很長的路要走。
科普君冷知識
量子霸權是指量子計算擁有的超越所有經典計算機的計算能力。在物理實驗上，迄今還沒有任何一臺量子裝置在實際實驗中展現出這種能力。
2019年10月23日 谷歌的《使用可編程超導處理器達到的量子霸權》論文以封面重磅的形式在英國《自然》雜誌發表，表示已成功演示了“量子霸權”，讓量子系統花費約200秒完成傳統超級計算機要1萬年才能完成的任務。
在谷歌團隊看來，這是一個量子領域中“Hello World”一樣的里程碑事件。谷歌 CEO 桑達·皮猜（Sundar Pichai）在接受《麻省理工科技評論》採訪時激動地介紹，這就像飛機最初被髮明的時刻-----萊特兄弟的飛機第一次只飛了12秒，但他證明了飛機飛行的可能性。
“量子霸權”長期以來被用於描述量子計算機發展的關鍵節點，指量子計算機能解決傳統計算機無法解決的複雜難題，也就是展現量子優越性。而這是量子計算機距離實際運用的關鍵一步。其中，一個常被當作量子霸權的重要指標是量子比特 (Qubit) 數量，有學者認為，大概 50 個量子比特左右，量子計算機就能達到“量子霸權”。
量子計算機的優勢在於，傳統計算機每比特非0即1，而在量子計算機中，量子比特可以處於即是0又是1的量子疊加態，這使得量子計算機具備傳統計算機無法想象的超級算力。例如，一臺 10 量子位量子計算機可以一次處理 2^10（1024） 個可能的輸入。
谷歌研究團隊研製了一個由54個量子比特組成的處理器“西克莫”，由於有1個量子比特無法有效工作，處理器實際只用了53個量子比特。團隊設計了一項對量子電路產生的隨機數字進行採樣的任務。實驗中，量子處理器在約200秒的時間內從量子電路中採集了100萬個樣本，而一臺尖端的超級計算機要約1萬年才能完成這項任務。
而谷歌這篇“量子霸權”論文正式公開發表前，老對手IBM就公開發文炮轟，谷歌的“量子霸權”有缺陷，在經典計算機上模擬谷歌計算機的結果其實只需要2天半，根本用不了一萬年。他們認為“完成傳統計算機無法完成的工作”這一臨界值還沒有達到。
而谷歌則是出奇的沉默。直到10月23日，桑達·皮猜在媒體上公開回應：“爭議的點在於量子計算機是否會像許多人所想的那樣取代經典計算機。這與人們之前慶祝AI上的進展類似，谷歌發表成果對我們的研究進行解釋並幫助人們更好地瞭解我們目前離通用型量子技術還有多遠。”
有分析人士認為，量子計算機永遠都不會取得超越傳統計算機的“霸權”，而是將與後者協作，因為二者各有其獨特的優勢。
談及量子計算機未來的應用價值，桑達·皮猜表示：“比如幫助科學家們找到更為高效的電池設計方案，凡是與化學有關的地方，量子計算機都能派上用場”，這也是谷歌為之投入13年，未來還將繼續研究的動力。
