北京時間2019年10月23日，谷歌宣佈之前他們遞交了一個關於量子霸權實現的論文，得到了稽核通過並公開發表。

這意味著他們在實驗室階段利用低溫超導實驗技術實現的量子糾纏和量子計算，得到的量子霸權結果被業界承認。

所謂量子霸權，就是量子計算機要實現超級計算機在短時間內無法實現的功能或者運算。

而美聯社援引相關專家的話表示，此次谷歌原型機在200秒內實現的量子計算的結果，如果用類似中國的銀河、曙光系列的超級計算機來進行運算的話，可能要執行很長時間。

谷歌的量子計算機

這個時間，甚至會是一萬年。

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新老巨頭爭霸

量子計算機的理論，最早產生於20世紀初。在經典物理學理論崩塌的那個時代，連續三年的諾貝爾物理學獎，都搬給了量子物理領域的研究團隊。

其中，加州理工學院的理查德·費曼提出的量子糾纏與量子計算理論，在獲得諾貝爾物理學獎之後，得到計算機業內廣泛的認同。

這被看作是量子計算機的理論基礎。

但直到21世紀第一個10年之後，幾大主流的計算機公司都開展了基於量子計算的技術儲備。

在這個時代，量子計算機仍然是沉浸於科幻小說之內的一個簡單設想。

由於電晶體計算機的發展，幾乎已經到了瓶頸。國際計算機理論研究界都認為，量子計算機一定是打破電晶體遮蔽的最主要的方式和手段。

誰能首先掌握量子計算機的技術，誰就能取得未來發展的先機。

因此美國政府已經將量子計算機列入國家層面必須嚴格對待的三大未來核心技術，並通過立法，每年向這一領域撥款超過20億美元，的研發經費。

也因此，量子計算機的第一輪突破還是發生在美國。

2015年，在量子計算的歷史上是一個分水嶺。

這一年穀歌和IBM兩大新舊巨頭，紛紛投入技術和資本力量進軍量子計算領域。

兩家選擇的方向完全不同。

IBM基於傳統計算機研發能力以及技術的積累，選擇了電晶體量子化的技術方向；而谷歌一門心思進入了低溫超導條件下量子運算的技術研發。

這也被認為是當下實現量子計算技術最核心的兩大流派。

經過一年的準備，2016年的時候，兩方不約而同在一個月內，分別釋出了自己的第一款量子計算晶片。

當然，相比較現在非常複雜的運算能力，當時那個晶片實現的能力可算非常簡陋。

雙方的晶片都只實現了一個量子位元的運算能力。

但毫無疑問，兩大巨頭的加入和技術的實施，終於將實驗室中的理論構想落到了現實。這被業界看作推開了量子計算機技術的大門。

接下來的發展就非常有意思。

谷歌繼續深化自己在低溫超導實驗室條件下的量子晶片的研發和系統的搭建。

而在2017年，利用電晶體技術已經達不到谷歌量子晶片相關的水平之後，IBM也轉型到了超導量子計算的技術領域。

雙方展開了在晶片的計算能力上的軍備競賽。

目前兩方都掌握了超過50位元量子晶片的製造技術，IBM的商業化能力更強，而谷歌的系統搭建更加能發揮量子計算的優勢。

就在谷歌宣佈實現量子霸權前不到一週，IBM公佈了自己所謂第一臺可以實現商業化運營的量子計算機。

因此，量子霸權被突破的這個訊息出來以後，IBM對谷歌的結果進行了大量的質疑。尤其是，他們認為利用IBM自己的巨型計算機，並不需要時那麼長時間就能得出結果。

但不可否認的是，谷歌的現在的技術突破確實走到了IBM的前面，這樣離能讓人類正常使用的量子計算機的出現，又大大進了一步。

2

不得不做的準備

目前量子計算領域，顯現出的是雙強領跑，中美爭霸的格局。

非常有意思，同樣是針對於量子物理和量子糾纏的觀察，中國大量的實驗室將技術研發的方向轉移到了量子通訊。

同樣在IBM和谷歌釋出第一款量子晶片的2016年，中國發射了全人類第一顆量子通訊實驗衛星——墨子號。

這可能跟我們以往對於西方計算機技術的控制權不在手上，感到恐懼有關。

根據量子計算理論，與電晶體計算機不一樣，量子計算機將天然是一個並行多工的體系。

傳統計算機通過呼叫資源儲存，利用時間的疊加來完成對大量資料的運算；而量子計算機可以並行進行多源次多量次的計算。

根據相關的理論，一個12位的密碼，如果利用電晶體計算機的話，計算超過20天才能解密；而利用128位的量子計算機的話，僅需要一秒鐘。

但如果換作是同樣的量子通訊，量子計算機的解密程度也就大大降低了。

這就解釋了，為什麼我們選擇先入手的量子糾纏理論產生的技術是量子通訊。

但畢竟量子計算是當下世界最頂尖的技術，所以中科院的相關研究團隊，在2017年也宣佈正式進軍量子計算領域。

與其他國家不太一樣，中科院的相關的研究室其實已經在實驗室中內實現了超過20位元的量子糾纏，這也是我們為什麼可以製作墨子號量子通訊衛星的技術基礎和儲備。

但是將實驗室內觀察到的量子糾纏現象，變成可以商用的量子計算晶片，是一個非常艱鉅的過程。

但如果我們不做的話，在這個領域被落下，就會是非常恐怖的一件事情。

慶幸的是，國內目前幾個主流的應用團隊，都已經紛紛展開對這一領域的研究。而且在2017年，中科院相關的研究團隊、清華大學和阿里雲，紛紛組建了量子計算的實驗室或者應用公司。

其中中科院組建的本源量子是目前為止最成熟的量子計算商用化的平臺。

他們的出現，意味著中國正式進入了這一領域。但實際上，我們與IBM和谷歌差了不僅僅是一年。

3

白手起家的追趕

這個領域因為非常新，所以沒有後發優勢。

連監測的儀器、甚至恆壓的電源都必須自己開發，幾乎等同於白手起家。

與傳統的電晶體計算機不同，目前為止，量子的計算實現必須工作在接近絕對零度的環境下。而且它所顯現出來的運算成果，也需要通過儀器去做觀察，而不是直接顯示出程式語言執行的結果。

換句話說，目前為止我們還有時間和機會，因為量子計算機還遠遠稱不上可以商用。

2018年本源量子釋出了第一款基於電晶體技術的實現三個位元的晶片以及基於低溫超導技術實現六個位元的晶片。

這被看作中國正式進入量子計算領域的敲門磚。

但這背後確實有很多的問題。

一些是可以克服的，並且已經在這幾家團隊的內部進行協調和處理，比如監測器和軟體，平臺的操作軟體以及相關結果的處理等等。

國內的幾個量子計算平臺，在這些上面已經展開了合理分佈的研究和配合。

但也有一些問題，遇到了非常困難的局面。

比如恆溫電源。

目前，能利用在量子計算領域的恆溫電源，以美國為首的西方國家對我們是嚴格禁運的。

頗有諷刺意味的事，2000年以前中國是世界電源技術最好的國家。類似這樣的恆溫電源，當時是一些電源廠最主要的出口產品。

但由於使用面太窄，僅供量子物理實驗室和航空物理實驗室來使用，導致很多電源廠虧損。因此，在新的世紀，中國高階電源製造就逐漸沒落了。

為了解決這個問題，國家部位正牽頭組織中國科技大學的相關團隊，以及南京大學的相關團隊做技術研發和突破。

從實際的角度來看，沒有五年我們解決不了這個問題。這成了阻擋中國量子計算技術突破的最主要的一個攔路華。

但在實驗室階段，我們其實跟美國兩大巨頭的差距並不大。

電晶體技術實現量子計算的領域，IBM最多實現了24個位元，我們的實驗室裡基本上也能做到20個位元左右；而低溫超導技術這個差距有一點大，我們現在能在實驗室實現50個位元左右，像本源量子這樣的公司，能在商用中製造20個位元計算能力的晶片。

最新的訊息顯示，IBM已經實現了52個位元的晶片；谷歌這邊是超過70個位元的晶片。

國內的專家認為，在低溫超導的量子計算領域，我們與國外最頂級的企業之間的差距，還有一年。

這與我們實際團隊投入的時間，是成正比的。

結語

目前這已經變成了一場國運的戰爭。

兩國的各個參與方和研究團隊，每實現多一個量子位元的計算，就為搶佔這一領域的優勢增加了一碼勝算。

慶幸的是，我們仍然沒有掉隊。

但如何保持這種壓迫性跟隨的姿態，以及如何能實現反超，其實是我們所有團隊必須要考慮的問題。

不管谷歌和IBM現在有沒有做秀的成分，他們已經是領先者。

在這個領域，贏者通吃。

好在戰爭剛剛開始，一切仍猶未晚。