微軟的拓撲量子計算看起(qǐ)來遙遙無期，Intel專注的矽量子點技術也比較冷門。谷歌和IBM的超導量子計算進(jìn)展最快，也就成(chéng)了最有希望率先破局的存在。
雖然官網很快撤下了論文，但NASA驗證谷歌獲得“量子霸權”的消息，已經(jīng)讓潛在對(duì)手和等待已久的業界集體躁動了起(qǐ)來。

相關内容想必大家已經(jīng)看到了許多讨論，就不再贅述了。簡單來說，就是谷歌的量子計算機完成(chéng)相關計算的時間是200秒，而經(jīng)典計算機summit要花一萬年。這(zhè)被看做是“量子計算機首次完全超越經(jīng)典計算機”，也就是所謂的“量子霸權”。

當然，這(zhè)并不代表“優勢”能(néng)一直保持，距離真正可行的實際應用還(hái)很遙遠，也并不會帶來什麼(me)國(guó)家安全上的威脅（真有這(zhè)麼(me)厲害各國(guó)情報人員一定早就拉警報了）……

因此與技術本身相比，巨頭們圍繞“量子霸權”這(zhè)一名詞放風卡位，作爲這(zhè)一領域的固定表演節目，反而是更加有趣的一件事(shì)。

量子霸權的真相：車輪戰和輿論戰

從2015年開(kāi)始，這(zhè)場名叫(jiào)“量子霸權”的競賽就已經(jīng)很激烈了。

在Google、IBM、Intel、Microsoft等等重量級玩家陣容中，微軟的拓撲量子計算看起(qǐ)來遙遙無期，Intel專注的矽量子點技術也比較冷門。谷歌和IBM的超導量子計算進(jìn)展最快，也就成(chéng)了最有希望率先破局的存在。

問題是，誰能(néng)率先取得突破？每年的“官宣”就是更新大衆認知、奠定行業地位的關鍵時期。

2017年4月，Google宣布要在年底打造出世界上第一台超越傳統計算機的量子計算機，實現49個量子比特的操控。同年11月，就被IBM搶了首發(fā)，推出了可以“支持50 個量子比特的計算機”，將(jiāng)使用在下一代的IBM Q系統中。

這(zhè)在當時不僅僅代表技術上打破了谷歌的“量子壟斷”，還(hái)顯露出了工程化的可能(néng)性，在此之前全世界還(hái)沒(méi)有一家公司可以在這(zhè)樣的尺度上構建一個量子計算機，許多業内人士都(dōu)認爲量子霸權將(jiāng)在一年内實現。

谷歌必須不能(néng)忍。随即就在2018年鉚足了勁沖擊“量子霸權”，公布了一款名爲Bristlecone的芯片，并宣稱這(zhè)款芯片可以支持72個量子比特的計算。下半年，又與NASA達成(chéng)合作，利用其超級計算機通過(guò)谷歌雲測試Bristlecone的性能(néng)，勢要踹開(kāi)量子霸權的臨門一腳。

IBM的“回應”也在2019年1月如期而至，美國(guó)CES展上，IBM展示了自己最新的可操縱20個量子比特的“IBM Q系統1”。雖然量子比特的數量不及業界此前發(fā)布的一些設備，但表現穩定、結構緊湊，被看做是可“商用”的量子計算機雛形。

而谷歌剛剛靠NASA的助攻下拿到“量子霸權”的首發(fā)之時，IBM更是公開(kāi)表示不服，高管羅伯特·薩托（Robert Sutor）說“我們根本不用（這(zhè)個詞）”“我們一點都(dōu)不在乎”，并宣布推出53量子比特的可“商用”量子計算機。

不難發(fā)現，谷歌與IBM這(zhè)兩(liǎng)個“學(xué)霸”在勇争第一的道(dào)路上神奇地保持着有來有往的平衡。

雙方忙着大打輿論戰，路人卻越來越糊塗。

首先，大衆很難對(duì)相關報道(dào)進(jìn)行獨立核實，比如這(zhè)次谷歌就拒絕對(duì)NASA報告進(jìn)行置評，論文還(hái)很快就被撤下了。實驗結果也沒(méi)有同行評議，無法複現，而硬件也沒(méi)見到傳說中的量産實物，谷歌的芯片也好(hǎo)，IBM的商用機也罷，都(dōu)被認爲欠缺權威性。

這(zhè)種(zhǒng)“别問，問就是看通稿”的迷之默契，讓這(zhè)場聲勢浩大的“量子霸權”之争，顯得别有意味……

“量子式哲學(xué)”：技術自由“心證”

要弄懂谷歌和IBM這(zhè)種(zhǒng)有來有往、隔空喊話的掐架模式，首先需要聊聊，“量子霸權”究竟重要在哪兒？

我們知道(dào)，量子計算能(néng)夠在同時完成(chéng)經(jīng)典計算（并行計算）的時候，并將(jiāng)它們按一定的概率振幅疊加（相幹疊加）起(qǐ)來，這(zhè)會使計算機的計算能(néng)力随可操縱的粒子數呈現出驚人的指數增長(cháng)，解決經(jīng)典計算機無法解決的大規模計算難題。

誰先獲得“量子霸權”，就意味着誰掌握了技術制高點，與新計算世界的标準制定權，在市場競争中占據有利位置。

主導權不得不争，那麼(me)問題來了，IBM、谷歌，包括英特爾、微軟選擇的都(dōu)是通過(guò)積極競賽，試圖碾壓和勸退潛在的競争對(duì)手，卻對(duì)自家的實驗細節諱莫如深。都(dōu)是搞技術的人，大家真誠一點不好(hǎo)嗎？

答案或許是，實打實的技術突破真心太難了！

大衆和資本翹首以盼，這(zhè)麼(me)形容社會對(duì)量子計算的期待并不爲過(guò)。最常聽到的“恐怖故事(shì)”，就是量子加密，破譯現在的任何密碼都(dōu)是小case，再聯想一下國(guó)防和金融安全。不僅普通人已經(jīng)被培養出了“國(guó)家興亡，全靠量子”的科學(xué)素養，資本也通過(guò)大量證據，認爲量子計算機的“優勢”是注定會出現的，那麼(me)“量子霸權”自然就成(chéng)爲新舊技術世界的轉折标志。率先押注可能(néng)帶來未來收益的種(zhǒng)子選手，也就不足爲奇了。

但與全社會殷切期盼形成(chéng)鮮明對(duì)比的，就是量子技術的瓶頸并不像量子本身一樣脆弱。相反，還(hái)特别頑強。

因爲，實現量子霸權至少有兩(liǎng)個關鍵條件：一是計算的比特數，普遍認爲應該在70-100之間。二是糾錯容錯能(néng)力，要將(jiāng)錯誤率控制在0.1%以内。

量子數量目前已經(jīng)有許多突破，D-Wave公司的産品甚至已經(jīng)實現了2000個量子比特，但問題是，随着量子比特數量的增加，錯誤率也随之增加，太高就會讓量子計算毫無意義。而要保持計算的穩定性，也就是量子糾纏操縱精度、相幹特性、邏輯門保真度等指标，縱使谷歌和IBM工程師們都(dōu)秃了頭也進(jìn)展緩慢。

目前，最低的錯誤率在0.5%左右，這(zhè)意味着每200次操作中大約有一個錯誤。聽起(qǐ)來還(hái)不錯？可是這(zhè)比标準計算機的錯誤率高太多了，後(hòu)者大約每1017次運算才有一個錯誤。

這(zhè)會導緻什麼(me)呢？那就是存在嚴重的工程障礙。量子計算機在做任何有用的實際運算中，要額外增加千倍的算力去進(jìn)行糾錯，而這(zhè)遠遠超出了當前的技術水平。

就算在學(xué)術上實現了，應用中也需要付出巨大的開(kāi)銷成(chéng)本，恐怕會讓商業客戶直接勸退。

所以，目前主流的量子計算應用探索，尚且集中在量子加密，以及量子模拟等基礎研究上，距離真正的商業應用還(hái)很遙遠。

這(zhè)種(zhǒng)情況大衆尚能(néng)淡定，但資本與輿論場卻有點不從容了。

要知道(dào)，爲了沖擊“量子霸權”，IBM投入了約30億美元，谷歌經(jīng)費屢創新高。花錢如流水，自然也要給廣大股東們一個交代吧。畢竟，雖說目前是量子雙寡頭，但初創企業在資本助推下不斷湧現，老牌計算巨頭英特爾也锲而不舍。

所以每年秋季，就是兩(liǎng)大學(xué)霸爲了證明自己的領先地位而争相“交作業”的時候。

既要不斷沖擊新的學(xué)術高峰，又要讓脆弱的量子變得可控可用，量子計算這(zhè)兩(liǎng)大戰役都(dōu)不是一年兩(liǎng)年就能(néng)結束的。年度“秀場”也就不得不借助“震驚部”的才華，在“數字”與“話術”上實現碾壓了。

量子時代的中國(guó)速度：故事(shì)才剛剛開(kāi)始

谷歌與IBM的“量子霸權”争奪，有點像學(xué)霸們明明知道(dào)自己隻能(néng)考60分，但誰都(dōu)不想讓年級第一的人設倒掉，也不好(hǎo)告訴家長(cháng)培訓班的錢都(dōu)白花了，隻好(hǎo)一面(miàn)對(duì)外宣布一個比對(duì)方高一點點的分數，一面(miàn)就是將(jiāng)卷面(miàn)藏着掖着誰都(dōu)不給看。

就着這(zhè)場糾結而複雜的口水官司，不難看出，CPU時代的種(zhǒng)種(zhǒng)神話已成(chéng)往事(shì)，量子時代的到來才是國(guó)家與企業競速的關鍵。

所以也是時候讨論一個大家都(dōu)更爲關注的問題了——那就是，量子霸權注定就是谷歌或IBM的囊中之物了嗎？如果該領域也被加強技術封鎖，中國(guó)這(zhè)個後(hòu)進(jìn)生又該怎麼(me)辦？

關于這(zhè)個話題，我們和一些專業人士聊了聊，壞消息是，各國(guó)在量子霸權上的争奪，雖不至于劍拔弩張，但也不容樂觀。其中，美國(guó)穩居第一梯隊，并且政策上已經(jīng)開(kāi)始嚴防死守。

去年，特朗普簽署了一項量子計算相關法案，不僅將(jiāng)發(fā)展量子計算作爲國(guó)家戰略布局，而且明确相關技術不能(néng)外流。在美國(guó)商務部工業安全署BIS針對(duì)關鍵技術和相關産品的出口管制中，量子計算作爲國(guó)家安全和高技術的代表，赫然在列。

換句話說，這(zhè)場特殊的科技競賽中，一開(kāi)始就流露出了濃重的火藥味。

先别急着呼吸困難地“卡脖子”，但同時，好(hǎo)消息是，中國(guó)在量子計算的道(dào)路上并不像經(jīng)典計算時代那樣步履蹒跚，相反，在基礎學(xué)科上已經(jīng)擁有了不少值得稱道(dào)的積累。

比如SCI論文總量，中國(guó)就位列全球第二。頂尖科研機構也占據全球TOP20中的三席，分别爲中國(guó)科學(xué)院（第三）、中國(guó)科學(xué)技術大學(xué)（第七）和清華大學(xué)（第十七）。

人才儲備方面(miàn)，中國(guó)籍或華人科學(xué)家也占據了論文發(fā)表數量前20名榜單的近一半，中科大郭光燦院士論文數量更是高居榜首。華人科學(xué)家在量子計算領域的貢獻占比不斷攀升，也會持續提升中國(guó)在量子計算領域的國(guó)際話語權。

學(xué)術突破方面(miàn)，最典型的代表，是中科院潘建偉院士團隊近兩(liǎng)年的研究。去年六月，完成(chéng)了12個超導比特量子的糾纏态；前不久，又成(chéng)功實現了全光量子中繼器的原理性驗證，爲長(cháng)距離量子通訊網絡的構建打下了基礎，在國(guó)際範圍内尚屬首次。

這(zhè)種(zhǒng)不斷刷新學(xué)界高度的研發(fā)速度，正在疊加成(chéng)量子世界的“中國(guó)效應”。

應用方面(miàn)，中國(guó)科技巨頭的反應也并不緩慢。BAT、華爲在内都(dōu)相繼發(fā)布了量子計算戰略，投入衆多資源招攬人才、産學(xué)合作。

其中奔跑速度最快的華爲，去年就公布了量子計算模拟器HiQ，能(néng)夠模拟42量子比特電路；今年的全聯接大會上，HiQ再一次升級，推動量子計算在中國(guó)産業端繼續向(xiàng)前。

加上各地量子科技産業基地紛紛落成(chéng)，新的量子計算實驗室出現，社會性資本開(kāi)始活躍，中國(guó)的量子計算産業正在逐漸生長(cháng)出了完整而立體的産業地圖。

從這(zhè)個角度看，如果說CPU時代中國(guó)隻能(néng)亦步亦趨，但“量子戰争”卻是我們不容掉隊、也沒(méi)有錯過(guò)的未來遊戲。

正如中科大教授郭國(guó)平所說，“如果說實現通用量子計算機像一場馬拉松，現在才跑了幾公裡(lǐ)。你前面(miàn)領先，我後(hòu)面(miàn)有機會。”而玩家們的區别或許在于，有的在以令人恐慌的速度奔跑，有的則需要不斷制造“霸權焦慮”來兜售恐慌。

責任編輯：中山網站建設
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