日前，谷歌宣稱“量子霸權(quán)”已經(jīng)實現(xiàn)，他們首次在實驗中證明了量子計算機對于傳統(tǒng)架構(gòu)計算機的優(yōu)越性：在世界第一超算Summit需要計算1萬年的實驗中，谷歌的量子計算機只用了3分20秒。
之后，網(wǎng)絡(luò)上又掀起了量子計算機熱。實際上，目前商業(yè)公司宣傳的量子計算機比經(jīng)典計算機的優(yōu)勢都是在玩田忌賽馬，必須是某項特定的應(yīng)用，并添加各種非常嚴格的定語和限制條件后，才能達到這些商業(yè)公司所宣稱的效果。
事實上，性能超越經(jīng)典計算機的標準量子計算機在未來50年都未必能商用，即便是專用機也很可能依然是科研性質(zhì)的玩意，而非生產(chǎn)力工具。
至于媒體炒作的量子計算機淘汰經(jīng)典計算機，引發(fā)技術(shù)革命改變?nèi)祟惿钪惖脑~匯，按照現(xiàn)階段的技術(shù)水平，根本做不到。
準量子計算機屬于“永遠的50年”
近年來，關(guān)于量子計算機的各種新聞不絕于耳，國內(nèi)中科大潘建偉院士團隊、郭光燦院士團隊，國外谷歌、IBM公司、Intel公司先后開發(fā)出了量子計算原型機。
在2018年2月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊創(chuàng)新性地制備了半導(dǎo)體六量子點芯片，在國際上首次實現(xiàn)了半導(dǎo)體體系中的三量子比特邏輯門操控。
不過，半導(dǎo)體量子芯片的路子不被國際主流看好，主要是擴展性方面存在一些短板，郭光燦院士團隊擴展系統(tǒng)的難度非常大。相比之下，低溫超導(dǎo)系統(tǒng)因其具備非常好的擴展性，被業(yè)內(nèi)廣泛看好。之前介紹的IBM、谷歌、英特爾和潘建偉院士團隊的方案都是基于低溫超導(dǎo)系統(tǒng)的方案。
此前，谷歌、英特爾、IBM分別推出過49、50、72個物理比特的原型機。此前，谷歌此前發(fā)布的“通用量子計算機”Bristlecone，在量子比特數(shù)目上達到全球第一。不過，這里所謂的“通用量子計算機”的稱呼，其實說具有較大水分的，只是專用機，做不到通用。
IBM的IBMQ原型機則被譽為“世界首個專為科學(xué)和商業(yè)用途設(shè)計的集成通用近似量子計算系統(tǒng)，是目前全球唯一的獨立商用量子計算機”。一些媒體在報道中，將IBMQ與ENIAC相比，認為將開啟量子計算新時代。
然而，標準量子計算機的實現(xiàn)可能性和可控核聚變類似，都是“永遠的50年”，量子計算機將很快取代經(jīng)典電子計算機只是不靠譜的幻想。
什么是“永遠的50年”呢?
如果一項計算實現(xiàn)難度很大，以目前的技術(shù)儲備幾乎看不到實現(xiàn)的可能，但萬一實現(xiàn)了足以引發(fā)一場技術(shù)革命，那么，在談實現(xiàn)這項技術(shù)還有多久的時候，往往會用50年來表述——過了10年，同一個記者再去問同一個專家，得到的回復(fù)還是50年。
也就形成了所謂的“永遠的50年”。
如果回答是20、30年，但時間到了卻沒做到，由于具體負責(zé)人都還在崗或在世，因而會帶來一系列負面因素，但如果是50年，保不齊當年鼓吹這項技術(shù)的項目帶頭人都不在了，而且漫長的時間，也有利于沖淡人們的記憶。
量子計算機就是這樣的一項技術(shù)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)的話，前景廣闊，但以現(xiàn)在的技術(shù)儲備而言，根本制造不出標準量子計算機。
同屬“永遠的50年”的還有可控核聚變技術(shù)，如果能夠成功人類能擺脫化石能源枷鎖，也許還能開啟共產(chǎn)主義社會模式。
問題就在于，這項技術(shù)屬于“永遠的50年”。
實現(xiàn)標準量子計算機難度極大
之所以實現(xiàn)標準量子計算機難度極大，主要是因為在編碼、系統(tǒng)擴展、邏輯門精度、相干消等諸多方面，都有著極大的差距。
編碼是制造通用量子計算機的最大攔路虎。數(shù)個物理比特編碼后獲得邏輯比特，如果要制造出超過經(jīng)典計算機的標準量子計算機，就必須至少獲得50個邏輯比特。然而，目前全球沒有任何一家商業(yè)公司或科研機構(gòu)，能夠做出一個邏輯比特。
要說明的是50個邏輯比特并不是終點，而僅僅是一個新起點——雖然一些量子計算機的鼓吹者聲稱50個量子比特就能顛覆經(jīng)典計算機，但實際上，這種說法并不客觀。
瑞士蘇黎世皇家理工學(xué)院的物理化學(xué)家馬科斯.雷勒表示：“如果我們擁有超過200個邏輯比特位，我們就能在量子化學(xué)上做到傳統(tǒng)計算機無法做到的事情，如果擁有5000個邏輯比特位，量子計算機將為這一領(lǐng)域帶來顛覆性的改變。”
更多的邏輯比特就需要擴展系統(tǒng)，但系統(tǒng)擴展的難度會以幾何倍數(shù)增長，何況現(xiàn)在連一個邏輯比特都無法實現(xiàn)。
邏輯門精度也是一個大問題，要制造出標準量子計算機，單比特門精度和雙比特門精度都必須達到非常高的要求。一些現(xiàn)在所謂的“量子計算機”的單比特門精度和雙比特門精度其實都達不到標準量子計算機的要求。
量子計算有賴于量子糾纏，隨著環(huán)境、時間的變化，量子之間會失去這種糾纏效應(yīng)。而維持量子糾纏的穩(wěn)定時間才是真正有用的，而IBM此前只能維持90毫秒，這么短的時間，基本不具備實用價值。
現(xiàn)在這些所謂的“量子計算機”，雖然在宣傳上往往冠以“通用”之名，但其實都只能完成特定任務(wù)。
比如國內(nèi)的某臺量子計算原型機就只能做波色采樣，不具備通用性。國外谷歌、IBM、英特爾的機器也是類似，都是專用機，在一些特定應(yīng)用，能夠取得相對于經(jīng)典計算機的優(yōu)勢，但不具備通用性。
對于量子計算機，無論是商業(yè)公司也好，還是政府也好，投入一定資金進行探索是非常好的。在技術(shù)進步的道路上，不斷取得成績也值得稱贊。
但一些商業(yè)公司過分炒作量子計算概念，對一些有限且局部的進步大肆渲染浮夸營銷誤導(dǎo)大眾，仿佛量子計算機就要到革命的前夜，仿佛經(jīng)典計算機就要成為電子垃圾，未免就有些過了。
至于一些媒體過度炒作量子霸權(quán)，或者將量子計算機與貿(mào)易摩擦強行掛鉤，著實令人無語。
結(jié)語
谷歌、IBM、英特爾與潘院士、郭院士團隊的努力都值得稱贊。
然而，問題就在于量子計算機概念被過度炒作，量子已經(jīng)成為與納米、Alot、5G等詞匯一樣被媒體和資本熱炒，被捧得太高，已經(jīng)超出其實際技術(shù)水平，并衍生出了很多原本不具備的概念。
這種做法并不利于行業(yè)的健康發(fā)展和技術(shù)進步。
由于研發(fā)標準量子計算機的難度非常非常大，有業(yè)內(nèi)人士認為：
所謂標準的量子計算機，也是一批人的定義，不見得一定是最后的實現(xiàn)方式，我們要以比較開放的態(tài)度來看這個系統(tǒng)是不是能夠?qū)崿F(xiàn)超越非量子的計算能力。
無獨有偶，IBM的工程師也提出了“近似量子計算”的概念，也就是在無法解決編碼問題的情況下，開發(fā)出能夠適應(yīng)、容忍噪音的算法，并得到正確的答案。
這就像是在大選中，統(tǒng)計人員無視一些出錯的的電子選票后，仍然得到正確的選舉結(jié)果。
總而言之，量子計算機必然會先以量子專用機的形式出現(xiàn)，并在特定領(lǐng)域取得自己的立足之地。這些專用機只會是經(jīng)典計算機的補充，而非對經(jīng)典計算機的革命。
若要制造出具有通用性，且性能超越經(jīng)典計算機的標準量子計算機，則是一項非常艱巨的任務(wù)!
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