（原標題：200秒=超算1萬(wan) 年，穀歌量子霸權論文上架即被撤回，引全球熱議）

邊策 栗子 發自 凹非寺

量子位 出品 | 公眾(zhong) 號 QbitAI

量子計算機用3分20秒完成的一項計算，全球最強大的超算Summit要花1萬(wan) 年。

這個(ge) 成果，來自穀歌最新的量子計算研究，發表在NASA官網上。論文宣布，“量子霸權”實現了。

英國政府的量子技術顧問Steve Brierley說：

這是第一次有人證明，量子計算機的性能真的能超過經典計算機。

是個(ge) 了不起的成就。

另外，美國民主黨(dang) 的總統參選人楊安澤，推特轉發了這則，引起強烈關(guan) 注，一日便有5100人點讚：

大事啊，至少說明，沒有什麽(me) 破解不了的密碼了。

雖然，NASA沒過多久便下架了這篇論文，但正因如此，人類反而對穀歌新的成果更加好奇了。

一窺論文

NASA匆匆撤下了論文，我們(men) 仍然能從(cong) 網頁緩存中一窺論文的內(nei) 容。

穀歌在論文摘要中說：

我們(men) 使用具有53個(ge) 超導量子位的可編程處理器，占用狀態空間為(wei) 253≈1016。重複實驗的測量結果會(hui) 采樣相應的概率分布。

我們(men) 使用經典模擬進行驗證。雖然我們(men) 的處理器大約需要200秒來采樣一

百萬(wan) 個(ge) 量子電路實例，但是一台先進的超級計算機將需要大約1萬(wan) 年的時間來執行等效的任務。

相對於(yu) 所有已知經典算法而言，這種巨大的提速在實驗中實現了計算任務上的量子霸權，並預示了人們(men) 期待已久的計算範式的出現。

在摘要中，穀歌揭示了這台量子計算機強大的原因，由於(yu) 量子力學中物體(ti) 的狀態是在希爾伯特空間中演化，因此隻需53個(ge) 量子位就可以模擬1016種狀態，而這個(ge) 數字已經超出了當今超級計算機的運算能力（一般是等價(jia) 於(yu) 50個(ge) 量子比特）。

主要指出的是穀歌雖然實現了72個(ge) 量子位的芯片，但這和72位量子計算機是兩(liang) 回事。穀歌Bristlecone芯片是利用9個(ge) 相同模式的量子比特進行耦合，然後依次擴展出去，並非實現了兩(liang) 兩(liang) 量子比特之間的耦合。

量子計算機的實際應用也麵臨(lin) 諸多問題。由於(yu) 在於(yu) 0和1兩(liang) 種狀態之間的能量差太小，需要降低到絕對零度附近，才能防止被熱量所破壞。

此外，粒子之間狀態的耦合也有時間限製，時間一長，兩(liang) 個(ge) 粒子將不再“相幹”。在進行量子計算實驗時，所有的量子操作要在量子退相幹之前完成，才能保證量子操作的保真度（Fidelity），否則運算結果將不再可信。

今年3月，穀歌在一篇論文中給出了如下的量子計算機演化概念圖：

這張圖顯示了量子計算錯誤率和量子比特數之間的關(guan) 係。穀歌量子人工智能實驗室的預期研究方向為(wei) 圖中紅色曲線，他們(men) 希望通過建立糾錯量子計算機，降低錯誤率，從(cong) 而將這項技術推入右下角的綠色可用區域。

什麽(me) 是量子霸權

量子霸權，也叫量子優(you) 勢，即在未來的某個(ge) 時刻，功能強大的量子計算機可以完成經典計算機幾乎不可能完成的任務。

比如在一天之內(nei) 破解原本幾萬(wan) 年才能破解的密碼、實現通用人工智能、快速模擬分子模型。

提出這一假想的原因是，量子計算機的發展似乎遵循著“內(nei) 文定律”，而經典計算機遵循著“摩爾定律”。

△提出內(nei) 文定律的Hartmut Neven

摩爾定律為(wei) 大眾(zhong) 所熟知，即計算機芯片的晶體(ti) 管密度每18個(ge) 月翻一番，算力增強一倍，這是一種指數增長的規律。但是近年來隨著晶體(ti) 管的尺寸逐漸逼近物理學極限，這一定律已經放緩甚至失效。

而來自穀歌量子人工智能實驗室的負責人Hartmut Neven認為(wei) ，量子計算機的速度正在以雙指數的速度增長。雙指數是指數之上再加一層指數，形式如下：

Neven認為(wei) ，量子計算機比經典計算機存在著兩(liang) 個(ge) 指數優(you) 勢：

首先，量子位相比普通位具有效率優(you) 勢，如果一個(ge) 量子電路具有4個(ge) 量子位，那麽(me) 需要一個(ge) 具有16個(ge) 普通位的經典電路才能實現等效的計算能力。