微軟的(de)拓撲量子計算(suàn)看起來(lái)遙遙無期，Intel專注的(de)矽量子點技術也(yě)比較冷(lěng)門。谷歌(gē)和(hé)IBM的(de)超導量子計算(suàn)進展最快(kuài)，也(yě)就成了(le)最有希望率先破局的(de)存在。
雖然官網很快(kuài)撤下(xià)了(le)論文，但NASA驗證谷歌(gē)獲得(de)“量子霸權”的(de)消息，已經讓潛在對(duì)手和(hé)等待已久的(de)業界集體躁動了(le)起來(lái)。

相關内容想必大(dà)家已經看到了(le)許多(duō)討(tǎo)論，就不再贅述了(le)。簡單來(lái)說，就是谷歌(gē)的(de)量子計算(suàn)機完成相關計算(suàn)的(de)時(shí)間是200秒，而經典計算(suàn)機summit要花一萬年。這(zhè)被看做(zuò)是“量子計算(suàn)機首次完全超越經典計算(suàn)機”，也(yě)就是所謂的(de)“量子霸權”。

當然，這(zhè)并不代表“優勢”能一直保持，距離真正可(kě)行的(de)實際應用(yòng)還(hái)很遙遠(yuǎn)，也(yě)并不會帶來(lái)什(shén)麽國家安全上的(de)威脅（真有這(zhè)麽厲害各國情報人(rén)員(yuán)一定早就拉警報了(le)）……

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(de)固定表演節目，反而是更加有趣的(de)一件事。

量子霸權的(de)真相：車輪戰和(hé)輿論戰

從2015年開始，這(zhè)場(chǎng)名叫“量子霸權”的(de)競賽就已經很激烈了(le)。

在Google、IBM、Intel、Microsoft等等重量級玩家陣容中，微軟的(de)拓撲量子計算(suàn)看起來(lái)遙遙無期，Intel專注的(de)矽量子點技術也(yě)比較冷(lěng)門。谷歌(gē)和(hé)IBM的(de)超導量子計算(suàn)進展最快(kuài)，也(yě)就成了(le)最有希望率先破局的(de)存在。

問題是，誰能率先取得(de)突破？每年的(de)“官宣”就是更新大(dà)衆認知、奠定行業地位的(de)關鍵時(shí)期。

2017年4月(yuè)，Google宣布要在年底打造出世界上第一台超越傳統計算(suàn)機的(de)量子計算(suàn)機，實現49個(gè)量子比特的(de)操控。同年11月(yuè)，就被IBM搶了(le)首發，推出了(le)可(kě)以“支持50 個(gè)量子比特的(de)計算(suàn)機”，将使用(yòng)在下(xià)一代的(de)IBM Q系統中。

這(zhè)在當時(shí)不僅僅代表技術上打破了(le)谷歌(gē)的(de)“量子壟斷”，還(hái)顯露出了(le)工程化(huà)的(de)可(kě)能性，在此之前全世界還(hái)沒有一家公司可(kě)以在這(zhè)樣的(de)尺度上構建一個(gè)量子計算(suàn)機，許多(duō)業内人(rén)士都認爲量子霸權将在一年内實現。

谷歌(gē)必須不能忍。随即就在2018年鉚足了(le)勁沖擊“量子霸權”，公布了(le)一款名爲Bristlecone的(de)芯片，并宣稱這(zhè)款芯片可(kě)以支持72個(gè)量子比特的(de)計算(suàn)。下(xià)半年，又與NASA達成合作，利用(yòng)其超級計算(suàn)機通(tōng)過谷歌(gē)雲測試Bristlecone的(de)性能，勢要踹開量子霸權的(de)臨門一腳。

IBM的(de)“回應”也(yě)在2019年1月(yuè)如期而至，美(měi)國CES展上，IBM展示了(le)自己最新的(de)可(kě)操縱20個(gè)量子比特的(de)“IBM Q系統1”。雖然量子比特的(de)數量不及業界此前發布的(de)一些設備，但表現穩定、結構緊湊，被看做(zuò)是可(kě)“商用(yòng)”的(de)量子計算(suàn)機雛形。

而谷歌(gē)剛剛靠NASA的(de)助攻下(xià)拿到“量子霸權”的(de)首發之時(shí)，IBM更是公開表示不服，高(gāo)管羅伯特·薩托（Robert Sutor）說“我們根本不用(yòng)（這(zhè)個(gè)詞）”“我們一點都不在乎”，并宣布推出53量子比特的(de)可(kě)“商用(yòng)”量子計算(suàn)機。

不難發現，谷歌(gē)與IBM這(zhè)兩個(gè)“學霸”在勇争第一的(de)道路上神奇地保持著(zhe)有來(lái)有往的(de)平衡。

雙方忙著(zhe)大(dà)打輿論戰，路人(rén)卻越來(lái)越糊塗。

首先，大(dà)衆很難對(duì)相關報道進行獨立核實，比如這(zhè)次谷歌(gē)就拒絕對(duì)NASA報告進行置評，論文還(hái)很快(kuài)就被撤下(xià)了(le)。實驗結果也(yě)沒有同行評議(yì)，無法複現，而硬件也(yě)沒見到傳說中的(de)量産實物(wù)，谷歌(gē)的(de)芯片也(yě)好，IBM的(de)商用(yòng)機也(yě)罷，都被認爲欠缺權威性。

這(zhè)種“别問，問就是看通(tōng)稿”的(de)迷之默契，讓這(zhè)場(chǎng)聲勢浩大(dà)的(de)“量子霸權”之争，顯得(de)别有意味……

“量子式哲學”：技術自由“心證”

要弄懂(dǒng)谷歌(gē)和(hé)IBM這(zhè)種有來(lái)有往、隔空喊話(huà)的(de)掐架模式，首先需要聊聊，“量子霸權”究竟重要在哪兒(ér)？

我們知道，量子計算(suàn)能夠在同時(shí)完成經典計算(suàn)（并行計算(suàn)）的(de)時(shí)候，并将它們按一定的(de)概率振幅疊加（相幹疊加）起來(lái)，這(zhè)會使計算(suàn)機的(de)計算(suàn)能力随可(kě)操縱的(de)粒子數呈現出驚人(rén)的(de)指數增長(cháng)，解決經典計算(suàn)機無法解決的(de)大(dà)規模計算(suàn)難題。

誰先獲得(de)“量子霸權”，就意味著(zhe)誰掌握了(le)技術制高(gāo)點，與新計算(suàn)世界的(de)标準制定權，在市場(chǎng)競争中占據有利位置。

主導權不得(de)不争，那麽問題來(lái)了(le)，IBM、谷歌(gē)，包括英特爾、微軟選擇的(de)都是通(tōng)過積極競賽，試圖碾壓和(hé)勸退潛在的(de)競争對(duì)手，卻對(duì)自家的(de)實驗細節諱莫如深。都是搞技術的(de)人(rén)，大(dà)家真誠一點不好嗎？

答(dá)案或許是，實打實的(de)技術突破真心太難了(le)！

大(dà)衆和(hé)資本翹首以盼，這(zhè)麽形容社會對(duì)量子計算(suàn)的(de)期待并不爲過。最常聽(tīng)到的(de)“恐怖故事”，就是量子加密，破譯現在的(de)任何密碼都是小case，再聯想一下(xià)國防和(hé)金融安全。不僅普通(tōng)人(rén)已經被培養出了(le)“國家興亡，全靠量子”的(de)科學素養，資本也(yě)通(tōng)過大(dà)量證據，認爲量子計算(suàn)機的(de)“優勢”是注定會出現的(de)，那麽“量子霸權”自然就成爲新舊(jiù)技術世界的(de)轉折标志。率先押注可(kě)能帶來(lái)未來(lái)收益的(de)種子選手，也(yě)就不足爲奇了(le)。

但與全社會殷切期盼形成鮮明(míng)對(duì)比的(de)，就是量子技術的(de)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個(gè)關鍵條件：一是計算(suàn)的(de)比特數，普遍認爲應該在70-100之間。二是糾錯容錯能力，要将錯誤率控制在0.1%以内。

量子數量目前已經有許多(duō)突破，D-Wave公司的(de)産品甚至已經實現了(le)2000個(gè)量子比特，但問題是，随著(zhe)量子比特數量的(de)增加，錯誤率也(yě)随之增加，太高(gāo)就會讓量子計算(suàn)毫無意義。而要保持計算(suàn)的(de)穩定性，也(yě)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(gē)和(hé)IBM工程師們都秃了(le)頭也(yě)進展緩慢(màn)。

目前，最低的(de)錯誤率在0.5%左右，這(zhè)意味著(zhe)每200次操作中大(dà)約有一個(gè)錯誤。聽(tīng)起來(lái)還(hái)不錯？可(kě)是這(zhè)比标準計算(suàn)機的(de)錯誤率高(gāo)太多(duō)了(le)，後者大(dà)約每1017次運算(suàn)才有一個(gè)錯誤。

這(zhè)會導緻什(shén)麽呢(ne)？那就是存在嚴重的(de)工程障礙。量子計算(suàn)機在做(zuò)任何有用(yòng)的(de)實際運算(suàn)中，要額外增加千倍的(de)算(suàn)力去進行糾錯，而這(zhè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了(le)當前的(de)技術水(shuǐ)平。

就算(suàn)在學術上實現了(le)，應用(yòng)中也(yě)需要付出巨大(dà)的(de)開銷成本，恐怕會讓商業客戶直接勸退。

所以，目前主流的(de)量子計算(suàn)應用(yòng)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(de)商業應用(yòng)還(hái)很遙遠(yuǎn)。

這(zhè)種情況大(dà)衆尚能淡定，但資本與輿論場(chǎng)卻有點不從容了(le)。

要知道，爲了(le)沖擊“量子霸權”，IBM投入了(le)約30億美(měi)元，谷歌(gē)經費屢創新高(gāo)。花錢如流水(shuǐ)，自然也(yě)要給廣大(dà)股東們一個(gè)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(xià)不斷湧現，老牌計算(suàn)巨頭英特爾也(yě)锲而不舍。

所以每年秋季，就是兩大(dà)學霸爲了(le)證明(míng)自己的(de)領先地位而争相“交作業”的(de)時(shí)候。

既要不斷沖擊新的(de)學術高(gāo)峰，又要讓脆弱的(de)量子變得(de)可(kě)控可(kě)用(yòng)，量子計算(suàn)這(zhè)兩大(dà)戰役都不是一年兩年就能結束的(de)。年度“秀場(chǎng)”也(yě)就不得(de)不借助“震驚部”的(de)才華，在“數字”與“話(huà)術”上實現碾壓了(le)。

量子時(shí)代的(de)中國速度：故事才剛剛開始

谷歌(gē)與IBM的(de)“量子霸權”争奪，有點像學霸們明(míng)明(míng)知道自己隻能考60分(fēn)，但誰都不想讓年級第一的(de)人(rén)設倒掉，也(yě)不好告訴家長(cháng)培訓班的(de)錢都白花了(le)，隻好一面對(duì)外宣布一個(gè)比對(duì)方高(gāo)一點點的(de)分(fēn)數，一面就是将卷面藏著(zhe)掖著(zhe)誰都不給看。

就著(zhe)這(zhè)場(chǎng)糾結而複雜(zá)的(de)口水(shuǐ)官司，不難看出，CPU時(shí)代的(de)種種神話(huà)已成往事，量子時(shí)代的(de)到來(lái)才是國家與企業競速的(de)關鍵。

所以也(yě)是時(shí)候討(tǎo)論一個(gè)大(dà)家都更爲關注的(de)問題了(le)——那就是，量子霸權注定就是谷歌(gē)或IBM的(de)囊中之物(wù)了(le)嗎？如果該領域也(yě)被加強技術封鎖，中國這(zhè)個(gè)後進生又該怎麽辦？

關于這(zhè)個(gè)話(huà)題，我們和(hé)一些專業人(rén)士聊了(le)聊，壞消息是，各國在量子霸權上的(de)争奪，雖不至于劍拔弩張，但也(yě)不容樂(yuè)觀。其中，美(měi)國穩居第一梯隊，并且政策上已經開始嚴防死守。

去年，特朗普簽署了(le)一項量子計算(suàn)相關法案，不僅将發展量子計算(suàn)作爲國家戰略布局，而且明(míng)确相關技術不能外流。在美(měi)國商務部工業安全署BIS針對(duì)關鍵技術和(hé)相關産品的(de)出口管制中，量子計算(suàn)作爲國家安全和(hé)高(gāo)技術的(de)代表，赫然在列。

換句話(huà)說，這(zhè)場(chǎng)特殊的(de)科技競賽中，一開始就流露出了(le)濃重的(de)火藥味。

先别急著(zhe)呼吸困難地“卡脖子”，但同時(shí)，好消息是，中國在量子計算(suàn)的(de)道路上并不像經典計算(suàn)時(shí)代那樣步履蹒跚，相反，在基礎學科上已經擁有了(le)不少值得(de)稱道的(de)積累。

比如SCI論文總量，中國就位列全球第二。頂尖科研機構也(yě)占據全球TOP20中的(de)三席，分(fēn)别爲中國科學院（第三）、中國科學技術大(dà)學（第七）和(hé)清華大(dà)學（第十七）。

人(rén)才儲備方面，中國籍或華人(rén)科學家也(yě)占據了(le)論文發表數量前20名榜單的(de)近一半，中科大(dà)郭光(guāng)燦院士論文數量更是高(gāo)居榜首。華人(rén)科學家在量子計算(suàn)領域的(de)貢獻占比不斷攀升，也(yě)會持續提升中國在量子計算(suàn)領域的(de)國際話(huà)語權。

學術突破方面，最典型的(de)代表，是中科院潘建偉院士團隊近兩年的(de)研究。去年六月(yuè)，完成了(le)12個(gè)超導比特量子的(de)糾纏态；前不久，又成功實現了(le)全光(guāng)量子中繼器的(de)原理(lǐ)性驗證，爲長(cháng)距離量子通(tōng)訊網絡的(de)構建打下(xià)了(le)基礎，在國際範圍内尚屬首次。

這(zhè)種不斷刷新學界高(gāo)度的(de)研發速度，正在疊加成量子世界的(de)“中國效應”。

應用(yòng)方面，中國科技巨頭的(de)反應也(yě)并不緩慢(màn)。BAT、華爲在内都相繼發布了(le)量子計算(suàn)戰略，投入衆多(duō)資源招攬人(rén)才、産學合作。

其中奔跑速度最快(kuài)的(de)華爲，去年就公布了(le)量子計算(suàn)模拟器HiQ，能夠模拟42量子比特電路；今年的(de)全聯接大(dà)會上，HiQ再一次升級，推動量子計算(suàn)在中國産業端繼續向前。

加上各地量子科技産業基地紛紛落成，新的(de)量子計算(suàn)實驗室出現，社會性資本開始活躍，中國的(de)量子計算(suàn)産業正在逐漸生長(cháng)出了(le)完整而立體的(de)産業地圖。

從這(zhè)個(gè)角度看，如果說CPU時(shí)代中國隻能亦步亦趨，但“量子戰争”卻是我們不容掉隊、也(yě)沒有錯過的(de)未來(lái)遊戲。

正如中科大(dà)教授郭國平所說，“如果說實現通(tōng)用(yòng)量子計算(suàn)機像一場(chǎng)馬拉松，現在才跑了(le)幾公裏。你前面領先，我後面有機會。”而玩家們的(de)區(qū)别或許在于，有的(de)在以令人(rén)恐慌的(de)速度奔跑，有的(de)則需要不斷制造“霸權焦慮”來(lái)兜售恐慌。

責任編輯：中山網站建設
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