谷歌正在推动文明向量子计算靠拢，这一发展将改变计算，很可能改变世界。谷歌开发的一款名为Sycamore的量子计算机在几秒钟内解决了一个“普通”超级计算机需要1万年才能解决的问题。

量子计算时代已经来临了吗？谷歌实现了“量子霸权”吗量子计算对你意味着什么？

什么是量子计算(quantum computing)？

量子计算从根本上改变了计算机使用量子物理处理数据的方式。

常规的半导体处理器（比如笔记本电脑或智能**中的处理器）使用“位”信息。位以1或0的形式存在，有点像一个开关。在传统硬件上，位只能以1或0的形式存在。

量子计算机使用被称为“量子位”的量子位，一个量子位可以同时以1和0的形式存在。量子比特保持其状态为1和0的能力是量子计算的核心原则，被称为叠加。

叠加允许同时进行多个计算。但要做到这一点，量子比特必须使用一种称为纠缠的量子效应来同步。

还不确定？这是用60秒解释的量子计算。

什么是量子霸权(quantum supremacy)？

虽然这听起来像是詹姆斯·邦德（jame**ond）一部动作片的名字，但量子霸权更具突破性。量子至上是指量子计算机比经典计算机更快地完成计算的时刻。

谷歌声称他们的梧桐量子处理器首次实现了量子霸权。由加州大学实验物理学家约翰·马丁尼（John Martinis）领导的研究小组将量子处理器设定为随机采样任务。抽样任务产生一组具有真正随机分布的数字。

马丁尼斯实验室研究生布鲁克斯·福克斯说：“目前估计为10000年的经典模拟时间很可能会通过改进的经典硬件和算法来缩短。但是，由于我们目前速度是1.5万亿倍，我们对这一成就的主张感到很舒服。”

谷歌取得了量子霸权吗？

美国宇航局网站上泄露的这篇详细介绍量子霸权实验的论文。虽然它很快就下线了，但由于其大胆的主张，吸引了很多人的目光。这篇论文随后正式发表在科学期刊《自然》上。

然而，IBM对此并不信服。

在正式发布googlequantumsupremy论文的前几天，IBM发表了一篇论文，声称如果有时间对超级计算机进行扩展，同样的性能提升也可以在经典硬件上工作。因此，虽然谷歌认为它已经取得了量子优势，但IBM却认为它还没有，因为如果在给定的时间内，它理论上可以延长他们在橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratories）的Summit超级计算机，在“大约两天半”内完成同样的任务

IBM的说法并非没有根据，尽管在整个科学和计算界没有得到回应。

谷歌的报纸报道了一个巨大的进步。我们看到了精彩的**、精彩的诊断、对所有细节的真正关心，这些都使这项技术取得了进展，”物理研究所所长、量子技术战略咨询委员会董事会成员彼得·奈特爵士说。

“尽管如此，论文中还是有一些假设。与谷歌一样，IBM也非常仔细地研究了超级计算经典模拟的不同方式，以检验“计算至上”的理念。在quantum社区有机会对使用Sycamore芯片的实验数据进行路试之前，谷歌在这方面取得了多大的成就，仍然是一个悬而未决的问题。但科学的进步是靠挑战性的假设来实现的，我希望能看到更多这样的东西。”

在IBM能够提供证据证明Summit超级计算机能够在合理的时间内完成相同的测试之前，谷歌已经取得了量子优势。

量子至上对你意味着什么？

在短期内，量子霸权和量子计算对普通计算机用户来说意义不大。量子计算是一个迭代过程。谷歌的发展是一个令人兴奋和耐人寻味的进步。但是，正如现代计算需要时间一样，量子计算也需要时间。

第二件要考虑的是量子计算机需要大量的冷却。量子计算机需要液氮才能工作。无法复制将量子计算引入智能**或笔记本电脑所需的冷却量。这项技术并不存在。

关于第一点，这是一个长期目标。第一批计算机只有一个房间那么大，需要一整组科学家来运行和编程。量子计算也处于同一阶段。

其他人则怀疑量子计算是否会取代传统的半导体计算。摩尔定律规定，处理器中的晶体管数量每两年会翻一番，计算能力也随之提高。（这并不意味着处理能力会提高，这是对法律的误解。）

这一预测在过去40年里被证明是正确的，尽管戈登·摩尔本人相信“在未来10年左右”进步将达到饱和

即使基于半导体的处理器最终或可能放缓，处理能力仍将继续提高。英特尔前首席执行官布莱恩·克扎尼奇（Brian Krzanich）证实，英特尔的处理器规模“比两年更接近两年半”，但该公司将继续追求处理器能力的提升。

当摩尔定律结束时，量子计算只是经典半导体处理的一种替代方法。

什么是内文定律(neven's law)？

内文定律决定了量子处理器的发展速度，并以谷歌量子人工智能实验室主任哈特穆特·内文的名字命名。

内文定律指出，量子处理能力将以双指数的速度增长——这是惊人的快。例如，处理能力增长了2^2^1（4），然后是2^2^2（16），然后是2^2^3（256），然后是2^2^4（65536），依此类推。使用这种格式，您可以看到处理速度将如何快速大幅提高。

量子霸权就在这里

谷歌的量子霸权发展是突破性的。尽管IBM努力破坏量子计算的发展，但谷歌仍在推动量子计算的发展。如果科学家们能对谷歌的说法提出异议，那么谷歌的进程和发展将变得更加强大。

量子计算是许多人难以处理的计算和科学领域。这些想法相当抽象和庞大，结果难以处理，影响未知。

也就是说，量子计算将影响的一些领域是众所周知的。量子计算机可能意味着我们所知的密码学的终结。这种影响影响着每个人。

图片来源：Erik Lucero/谷歌Quantum Supremy