原標題：200秒＝超算1萬(wan) 年 穀歌實現“量子霸權”論文上架隨即被撤回 來源：騰訊網

穀歌達成量子霸權是個(ge) 大事。先不說別的，這至少意味著，沒有不能破解的代碼了。

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。

其次，量子芯片也在快速改進。穀歌量子芯片正在以指數級的速度發展，這種快速的改善是由於(yu) 量子電路中錯誤率的降低。而降低錯誤率能幫助我們(men) 構建更大的量子芯片。

雙指數的增長速度遠遠快於(yu) 指數函數，因此穀歌認為(wei) 雖然量子計算機速度現在遠不及經典計算機，但是總有一天會(hui) 超過後者。