现在的任何一天，量子计算机都将解决解决传统计算机难以解决的问题。至少，这就是我们一直希望的。科学家和公司正朝着这个被称为量子至上的计算里程碑迈进，似乎已经超出了我们的能力范围。如果您一直在关注量子计算的故事，您可能会想知道为什么我们还没有到此就此大肆宣传。
简短的答案是，控制粒子的量子特性很困难。即使我们可以使用它们来计算，“量子至上性”也是一个误导性术语。几乎可以肯定，第一个量子至上论证将是一个没有实际或消费者使用的人为问题。但是，在对这些设备进行基准测试并确定其实际功能时，这是一个至关重要的里程碑。那么，是什么使我们从未来退缩呢？
加州理工学院理论物理学教授约翰·普雷斯基尔（John Preskill）提出了“量子至上性”一词，他说：“我们将跨入一个正在用量子设备做一些事情的世界，而这是我们经典无法做到的。”告诉Gizmodo。“我们正处于关键阶段。”
您可能首先想知道什么是量子计算机，或者从根本上说，什么是计算机。计算机是抽象数据并将其存储为 输入的设备， 它们可以通过指令和数学算法系统对其进行操作。通常，数据存储为可操作的位，二选式物理设备，从而使这些位的系统可以产生某些所需的输出。在量子计算机上，算法被映射到另一种架构上。除了量子位，还有两种选择的设备称为量子位，它们遵循量子力学的怪异规则。
每个量子位都类似于双面骰子，您可以在其上装一块铁片来调整向任一侧掷骰的可能性。执行量子计算就像掷骰子一样。但是您可以纠缠量子位，就像将铁片磁化一样，因此必须将骰子视为具有其自身概率集的单个多面骰子。这可能会导致干扰-使得骰子的某些面更可能滚动，而其他面则不太可能滚动。量子计算将闸门应用到这些骰子上，能量脉冲进一步影响骰子内部砝码的位置并改变您要滚动的东西。应用程序需要将一些信息映射到每一端，并且通常需要掷骰子才能获得有趣的结果。
科学家和科技公司之所以追求量子计算机，不仅是出于其作为推动信封实验的先天科学兴趣，还因为它们可能影响人工智能，网络安全和医疗保健。据推测，在这种量子体系结构上运行的某些算法比在经典计算机上运行的算法更快，最著名的是Shor算法，该算法可以比经典计算机更快地分解大量数据。可以快速分解数字的算法很重要，因为我们现代的大多数加密都是基于这样的前提，即经典计算机可以轻松地将两个数字相乘，但是花费不合理的长时间才能将它们分解。可以运行Shor算法的计算机会使该加密策略不安全。量子神经网络，或帮助解决化学问题，例如寻找治疗疾病的新药，比传统计算机更有效。
但是值得兴奋或担心的量子计算机应该比执行相同任务的普通计算机更好。这就是为什么科学家和公司（最著名的是Google）将量子至上性列为其设备的关键里程碑。
量子至上的提议通常遵循相同的前提。建立复杂的随机量子电路并测量其值。您会得到很多答案。现在，使用统计测试以确保使用这些输出的答案正确完成了实验。理论物理学家认为，量子计算机将证明在这一任务上具有至高无上的地位-基本上，随着问题的复杂性增加，对于经典计算机而言，计算问题所花费的时间将比量子计算机以更高的速率增加。
从业务角度来看，任务似乎是人为的。量子至上论证表明，量子计算机比传统计算机更擅长作为量子计算机。那不是您可以用来治疗疾病的东西。
但是从理论上讲，这是深远的，马里兰大学助理研究员，美国国家标准技术研究所的研究人员比尔·费弗曼 告诉比兹莫多。有一个名为Church-Turing的假设，该假设指出，任何计算机问题都可以用数学家Alan Turing在1936年设计的抽象计算机来解决。该理论计算机将所有计算问题简化为磁带上的符号。然后，出现了扩展的Church-Turing命题-没有一种实用的计算模型能够比这些Turing机器之一更快地解决任务。理论计算机科学家提供了有力的证据，证明扩展的Church-Turing论文在1990年代初期是错误的。而实现量子至上的机器将提供 反对论文的实验证据。 这将表明，确实存在一些计算机问题，超级计算机将不是最有效的计算方法，而基于不同体系结构的计算机（量子计算机）将是计算机问题。
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