量子計算機被科學(xué)界廣泛認(rèn)為是計算能力提升的關(guān)鍵點，不同于經(jīng)典計算機的架構(gòu)將使得它擁有前所未有的計算能力，并能夠幫助人們突破科學(xué)研究的瓶頸。

谷歌在近日發(fā)表了一篇論文，揭示出量子計算機已經(jīng)具備遠(yuǎn)超最強超級計算機的強大能力。

最強超級計算機，不敵量子計算機

谷歌的科研人員在53量子比特的量子計算機上，運行隨機量子線路采樣任務(wù)并與模擬超級計算機的計算進行對比，最終得出結(jié)論：量子計算機已經(jīng)實現(xiàn)量子霸權(quán)。

根據(jù)這篇論文給出的數(shù)據(jù)，谷歌量子計算機花費200秒也就是3分20秒完成了計算，放到當(dāng)今最強大的超級計算機Summit，則需要花費上萬年才能完成。如此對比足以讓我們見到，谷歌制造出了怎樣的“洪水猛獸”。

這也是一部分科學(xué)家所認(rèn)同的量子霸權(quán)（Quantum Supremacy），即量子計算機在某一實際應(yīng)用中所表現(xiàn)的計算能力，超越了世界上所有的經(jīng)典計算機（比如說當(dāng)前使用的電腦、手機等設(shè)備）。

一萬年到200秒，時間上的縮短仿佛預(yù)示著人類計算效率可以憑借量子計算機大幅提升，過去無法想象的工作都能實現(xiàn)。

比如說各類密碼破譯，目前廣泛使用的RSA等衍生加密算法，都無法被當(dāng)下采用的計算機系統(tǒng)破譯，就算是采用“最笨”的窮舉法也得花上數(shù)年時間。而有了量子計算這樣可怕的計算力提升，破解密碼變成了眨眼之間就能完成的事情。

如此神奇的量子計算機，究竟是如何擁有完全碾壓經(jīng)典計算機的計算能力？這得從量子計算的特性說起。

如果你對計算機原理略有了解，那么一定知道0與1的狀態(tài)組合，源于開關(guān)的架構(gòu)在過去數(shù)十年的發(fā)展中，形成了如今的計算機世界。在量子計算的計量單位量子比特（qubit）上，0和1狀態(tài)可以疊加出現(xiàn)，讓信息量得以呈指數(shù)級提升，大幅提升計算效率。

舉個例子，假設(shè)n=5，那么在經(jīng)典計算機中信息的長度就是5，而到了量子計算中變成了2的5次方，也就是2*2*2*2*2=32，一下子提升了6倍有余。量子計算機和經(jīng)典計算機的差距，更是遠(yuǎn)非32和5這么簡單。

離走出實驗室還有很遠(yuǎn)

量子霸權(quán)的實現(xiàn)，并不意味著密碼從現(xiàn)在起就全部報廢，全世界會因其變得岌岌可危。根據(jù)論文中的說法，路燈燈箱，目前僅僅是完成了量子霸權(quán)的驗證，還沒有可以投入到破解密碼這樣的經(jīng)典計算機應(yīng)用領(lǐng)域的方法。

根據(jù)科學(xué)界廣泛認(rèn)同的說法，需要再發(fā)展20~30年，我們才能見到量子計算在更廣泛領(lǐng)域中的使用。所以你現(xiàn)在只需要知道量子計算帶來了算力提升，密碼安全的事情可以先放在一邊。

量子線路也就是量子計算所采用的設(shè)備，都采用超導(dǎo)體材料制造，也因此需要將其降低到絕對零度（約等于零下273.15攝氏度）附近，太陽能垃圾桶，來進行正常工作并獲得可信的數(shù)據(jù)。

即使如此，大費周章搭建實驗室、降溫并進行反復(fù)計算后的結(jié)果也依然缺乏準(zhǔn)確性。谷歌表示此次公開的量子線路僅有0.1%的保真度，離一般概念上穩(wěn)定可靠的計算機還有不小的差距。

而且量子計算疊加態(tài)的特性，垃圾收集亭，指路牌，也使其無法完成復(fù)制和存儲等經(jīng)典計算機的常見操作，也就不能在當(dāng)前主流的操作環(huán)境中替代后者。有科學(xué)家表示，量子計算機進行計算加速，經(jīng)典計算機來存儲數(shù)據(jù)可能是相當(dāng)長一段時間內(nèi)，我們將見到的計算機形態(tài)。

只有找到行之有效的解決設(shè)備運行環(huán)境以及保真度等問題的方法，量子計算才有可能從實驗室中的貴重物品變身為普及到大眾的計算方式，更別說改變我們的生活或是造成危害了。

增速超越摩爾定律

由于這項量子計算機課題由谷歌和NASA（美國國家航空航天局）共同進行，論文最初在NASA官方得以發(fā)表。不過有關(guān)人員卻在之后刪除了論文，他們表示論文中的數(shù)據(jù)和結(jié)論還沒有經(jīng)過完整的同行評議過程，不具備發(fā)表的條件。

一旦論文的權(quán)威性得到承認(rèn)，那么我們可以展望這個世界計算能力爆發(fā)的景象。谷歌量子計算負(fù)責(zé)人Hartmut Neven表示，量子計算機的計算能力將以雙指數(shù)級增長，也就是經(jīng)典計算機領(lǐng)域摩爾定律“計算機性能每18個月翻倍”的冪增長。