据国外媒体报道 ， 谷歌曾在2019年秋天宣布 ， 其量子计算机的计算速度远远超过了目前最顶尖的超级计算机 ， 可见“量子霸权”已经实现 ， 而IBM公司迅速表示反对 ， 称自己的经典超级计算机不仅计算速度与谷歌的量子计算机差不多 ， 而且真实性秒杀谷歌 ， 因此人们应该用“怀疑的眼光”看待谷歌此次发布的声明 。
量子计算已经不是第一次遭到质疑了 。 去年 ， 法国蒙彼利埃大学的理论物理学家米切尔·达亚科诺夫（Michel Dyakonov）就在电子与计算机工程的旗舰期刊IEEE Spectrum上发表了一篇文章 ， 从技术角度出发 ， 就“我们为何永远也不可能造出实用的量子超级计算机”列出了一系列理由 。 本文作者、俄克拉荷马州立大学量子计算专家萨布哈什·卡克（ Subhash Kak）也认为 ， 由于硬件的随机误差难以避免 ， 的确很难造出真正有用的量子计算机 。
何为量子计算机？
要想理解为什么 ， 首先要弄清量子计算机的工作原理 ， 因为其原理与经典计算机有着本质上的区别 。
经典计算机利用无数个0和1来储存数据 ， 这些数字可以代表某个回路上不同点位处的电压 ， 但量子计算机使用的是量子比特 ， 可以将它们想象成一系列具有振幅和相位的波 。
量子比特的性质非常特殊 ， 它们可以以叠加态存在 ， 即同一时间既可能是0、也可能是1；量子比特还会相互纠缠 ， 即使之间相隔甚远 ， 也能共享相同的物理性质 。 这种行为在经典物理学的世界中是不存在的 ， 一旦实验者试图与量子态进行互动 ， 这种叠加态就会立刻消失 。
由于叠加态的存在 ， 一台拥有100个量子比特的量子计算机可以同时给出2100种解法 。 在解决特定问题时（如代码破解类问题） ， 这种指数级别的并行计算无疑有着巨大的速度优势 。
此外还有另一种量子计算方法 ， 名叫“量子退火” ， 指利用量子比特加速解决优化类问题 。 加拿大的D-Wave Systems公司就打造了一系列采用量子比特的优化系统 ， 但有批评家指出 ， 这些系统的性能并不比经典计算机出色 。
尽管如此 ， 多家公司和国家政府仍然在量子计算领域投入了大量资金 。 欧盟制定了一项耗资11亿美元的量子项目总计划 ， 美国的国家量子倡议法案提供了12亿美元资金 ， 用于在五年时间内推动量子信息科学的发展 。
破解加密算法是许多国家研究量子技术的有力动机 ， 假如能成功掌握这门技术 ， 就会在情报方面获得巨大优势 ， 除此之外 ， 这些投资有力推动了基础物理学的研究 。
许多公司都在尽全力打造量子计算机 ， 包括因特尔、微软、IBM等等 。 这些公司正在研制模拟经典计算机电路模型的硬件 。 然而 ， 目前的实验性系统只有不到100个量子比特 ， 而要想真正具备计算能力 ， 计算机必须要有数十万个量子比特才行 。
噪声与错误纠正
量子算法背后的数学原理已经很清楚了 ， 但技术方面仍存在巨大挑战 。
计算机要想正常运行 ， 就必须能随时纠正随机出现的小错误 。 在量子计算机中 ， 这些错误可能来自有问题的电路元件、或者量子比特与周围环境之间的相互作用 。 一旦出现这些问题 ， 量子比特之间的相干性就会迅速消失 ， 因此计算时间必须比这段时间更短才行 ， 而如果这些随机错误没有得到纠正 ， 量子计算机的计算结果就毫无价值可言了 。
在经典计算机中 ， 小规模噪声可以利用所谓的“阈值”概念来纠正 ， 类似于数字的四舍五入 。 以整数的传输为例 ， 假设已知误差值小于0.5 ， 如果接收到的数字为3.45 ， 就会被自动纠正为3 。
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