谷歌一小步，量子計算……

當地時間 10 月 23 日，谷歌在《自然》（Nature）上發佈論文，再次向外界證明公司團隊已經通過實驗實現「量子優越性」（Quantum Supremacy，此前習慣稱作「量子霸權」）。

之所以說再次，是因為一個月之前，谷歌曾經和 NASA 聯合在網上洩露類似的實驗成果，聲稱取得了「量子優越性」。消息曝光，各界反響不一。論文中，谷歌設計了一個實驗問題，用其團隊的 53 量子計算機破解只需要 200 秒，而用傳統計算機則需要一萬年——這也是「優越性」之所在。

耐人尋味的是，另一家在量子計算領域投入力度很大的巨頭，IBM 在三天前公司曾經發布公開信，駁斥谷歌的論文「帶偏輿論」，甚至將「量子霸權」這個用法本身也進行了質疑。谷歌並未回應，直到昨天。

谷歌 CEO 桑達爾·皮查伊 也在當天發佈 Bolg，表達對公司量子計算團隊取得成績的欣喜。皮查伊稱團隊算是實現了量子計算的「hello world」時刻。

10 月 24 日，谷歌量子團隊的三位科學家 Yu Chen、Andrew Dunsworth 和 Anthony Megrant

接受了極客公園（id: geekpark）的採訪，向媒體解釋了其實驗的細節，以及其後的發展和應用可能性。

「優越性」何來

Quantum Supremacy，這個詞彙來自 John Preskill 教授，指的是在某些任務上，量子計算機相比傳統架構計算機在計算能力上有著無可比擬的優勢。Supremacy 本意指的是「至高無上」或者

「至尊」，翻譯成「霸權」並無不可。另外，正如皮查伊在接受採訪時曾經表示，「量子霸權」這個詞本身是一個表現「技術的藝術之美」的詞彙，並無更多延伸。IBM 曾經建議用新詞彙 Quantum Advantage 來代替前者，顯然谷歌聽勸了，工作人員一直強調將 Supremacy 翻譯成「優越性」更合適。

根據論文，谷歌團隊設計了一個實驗，令其量子計算機 Sycamore 描述一個量子版本隨意數字產生器所創造的不同結果的可能性。團隊通過隨機動作讓 53 個量子比特通過電路，後者產生 53 位比特流（digit string），共產生 2 的 53 次方組合可能。由於這個產出無法被計算，所以是隨機的。通過對電路進行 100 萬次採樣，Sycamore 能夠計算出其隨意數出現的可能性。

事實上這段文字來自《自然》雜誌，如果你沒法看懂，也沒有太大關係。極客公園嘗試讓谷歌團隊的三位科學家用簡單的比喻，來向普通人解釋這個實驗，他們也表示無能為力。「簡單的要點就是，如此超強的算力和新型算法，是第一次出現。」其中一位科學家在採訪中說到。

該任務使用谷歌的可編程超導處理器能夠只需要用 200 秒時間即可完成任務，而如果使用傳統架構計算機，即便是排名世界第一的超級計算機 Summit（美國能源部橡樹嶺國家實驗室）也需要 1 萬年這個理論可行實際不可操作的時間才能完成，這種「完勝」不管是叫「霸權」，還是叫「優勢」，區別其實不大。

當然對手 IBM 指出，谷歌對傳統超算需要 1 萬年時間的估計有誤，如果使用 IBM 的方式，使用傳統超算完成相同任務只需要 60 小時，這還是在軟硬件有升級空間的情況下，所以 1 萬年的說法站不住腳，「霸權」不夠，只能算「優勢」。

當然，不管是「霸權」還是優勢，谷歌團隊所做的努力在量子計算領域依然有里程碑意義，幾位科學家將其和萊特兄弟當年的試飛相提並論——重要的不是飛了多久，而是飛起來這件事意義更大。萊特兄弟在 19 世紀末試飛了第一架飛機，可是直到幾十年後，人們才開始真正開始使用飛機作為乘用工具。從目前來看，量子計算可能也需要花費這麼長時間。

優勢所向

谷歌團隊此次的論文，是否代表我們已經進入了量子時代？答案估計是否定的，畢竟，谷歌團隊的實驗主要是為了證明「量子優越性」這個概念本身，也就是說實驗本身是為了實驗而實驗，目前並不能解決現實中的問題。業內普遍人為，要達到類似目前傳統計算機的通用計算形式，量子計算至少需要能控制 100 萬量子比特。挑戰在於，量子比特不像比特那樣容易控制，維持其較脆弱的狀態相當難，同時也要控制量子比特增加帶來的「噪音」問題。

「可以增加（量子計算硬件）規模，但是非常難。」谷歌量子計算團隊硬件主管 Yu Chen 在採訪中說到。

所以，這個能描述隨機數字出現可能性的量子計算實驗，到底能做什麼？答案是，可以檢測隨機數字是否真的隨機。這段看起來很拗口的表述並非譁眾取寵，隨機數對於彩票和加密等領域來說非常重要，這也是為什麼人們人為量子計算將會給加密領域帶來很大影響——此前被人為無法用算力破解的密碼組合，對於量子計算來說已經有破解的可能。

「不過谷歌內部其實已經有團隊在研究『後量子時代』的加密方法。」谷歌工作人員透露。

谷歌科學家透露，通過量子計算人們能更好的瞭解分子和原子的運行方式，所以人們有可能在未來使用這種計算方式，研發出更好的藥物、更環保的塑料以及所有人最急切需要的——更好的電池。當然，這一切都需要達到「百萬量子比特」階段。

在桑達爾·皮查伊發佈的 Blog 中，他引用天才又調皮的費曼博士對量子力學的評價：「如果你認為自己懂了量子力學，那你其實不懂量子力學。」從這個角度來看，量子計算與其說是科學，毋寧說更像宗教。功夫巨星李小龍曾經說過，截拳道之於武學，就像指向月亮的手指，重要的不是手指，而是月亮。

很顯然，月亮並不需要「霸權」，就目前而言，只有誰指的稍微更準確一些而已。