雷鋒網(wǎng)按：作者鐵流，微信公眾號：tieliu1988

近年來，“量子”概念被媒體抄的火熱，受到了媒體和資本的熱捧。谷歌、IBM、英特爾、阿里、中科大等公司紛紛宣布自己在量子計算方面取得的成績，若有若無的掀起來一場關(guān)于量子比特數(shù)量的科技競賽。

然而，這種量子比特的競賽噱頭居多，與其說是取得計算突破，倒更像是企業(yè)高科技光環(huán)的包裝和營銷。目前研發(fā)出來的量子計算機，并非標(biāo)準(zhǔn)量子計算機，只能做特定的應(yīng)用，只會成為電子計算機的補充，而無法替代電子計算機。

量子計算為何被很多人看好？

近年來，傳統(tǒng)計算機發(fā)展中已經(jīng)逐漸遭遇功耗墻、通信墻等一系列問題，加上摩爾定律開始失效，芯片性能的增長開始放緩，傳統(tǒng)計算機的性能增長潛力和增長速度都已大不如前。在這種情形下，探索全新物理原理的高性能計算技術(shù)的需求就應(yīng)運而生。

量子計算的基本原理是以量子位作為信息編碼和存儲的基本單元，通過大量量子位的受控演化來完成計算任務(wù)。一般選用處于糾纏狀態(tài)的量子，比如光子的兩個偏振態(tài)、電子的兩個自旋態(tài)、離子的兩個能級來構(gòu)建量子位。

想必很多人都聽說過薛定諤的貓，而量子位就類似于那只貓的狀態(tài)。一個量子位可以同時處于0狀態(tài)和1狀態(tài)，當(dāng)量子系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，疊加的各個狀態(tài)都可以發(fā)生變化。

相對于只能表示0和1的晶體管，量子位能同時表示0和1兩個狀態(tài)，這就使量子計算機在并行計算上具有巨大優(yōu)勢——畢竟N個量子位可同時存儲2的N次方個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量隨N呈指數(shù)增長。同時，量子計算機操作一次等效于電子計算機要進行2的N次方次操作的效果，等于是一次演化相當(dāng)于完成了2的N次方個數(shù)據(jù)的并行處理，這是現(xiàn)在的電子計算機所不具備的。

因此，量子計算在核爆模擬、密碼破譯、材料和微納制造等領(lǐng)域具有突出優(yōu)勢，是新概念高性能計算領(lǐng)域公認(rèn)的發(fā)展趨勢。

為何說現(xiàn)在的量子比特競賽更像企業(yè)營銷？

近年來，全球科技公司和研究機構(gòu)在量子計算機和量子比特數(shù)目上發(fā)起了科技競賽。

2015年，谷歌推出了D-Wave量子計算機，宣傳其在解決問題時能夠比其他任何計算機都快出一億倍。

隨后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位聯(lián)合研制了2臺量子計算原型機，一臺基于線性光學(xué)，達(dá)到5個量子比特。另一臺基于低溫超導(dǎo)系統(tǒng)，這臺量子計算機有10個量子比特。

在幾個月前，美國IBM公司宣布取得重大進展，成功研發(fā)出20量子位的量子計算機，并成功建成并測試全球首臺50個量子比特的量子計算原型機。

在不久前，美國英特爾公司發(fā)布了一款代號為Tangle Lake的超導(dǎo)量子測試芯片，這款芯片具有49個量子比特。

然后，谷歌發(fā)布了具有72個量子比特的“通用量子計算機”，在量子比特數(shù)目上達(dá)到全球第一。

上述量子計算方面取得的技術(shù)突破讓人看得眼花繚亂。媒體添油加醋的報道則讓大眾對量子計算摸不著頭腦。特別是媒體和一些專家一直在鼓吹50個量子比特就能實現(xiàn)量子制霸（quantum supremacy）的背景下，很多人恐怕會誤以為量子計算革命即將到來。

那么，專家說50個量子比特就可以實現(xiàn)量子制霸，英特爾和IBM都已經(jīng)達(dá)到量子制霸的門檻了，為何還要說標(biāo)準(zhǔn)量子計算機非常遙遠(yuǎn)呢？

真的要實現(xiàn)量子制霸，能夠制造出取代經(jīng)典計算機的量子計算機，必須要具備50個以上的量子比特，而且隨著電子計算機性能的穩(wěn)步提升，需要的量子比特數(shù)量可能還會增加。

量子比特分為物理比特和邏輯比特。物理比特的穩(wěn)定性存在一定瑕疵，因而只能通過對數(shù)個物理比特做冗余處理，最后生成了一個邏輯比特。相對于物理比特，邏輯比特有較好的容錯特性。

“量子稱霸”的含義就是用50個以上的物理比特，在某個數(shù)學(xué)問題上超越傳統(tǒng)的計算機，這個說法提出時可能也不是為了營銷，而是給大家發(fā)展技術(shù)設(shè)立一個標(biāo)志性的節(jié)點，既彰顯成果又激勵前進，后來這個概念就被過度解讀了。畢竟媒體也是迎合讀者，讀者不抱著科學(xué)的態(tài)度，媒體也就投其所好，吸引眼球最重要。

在很多公司的宣稱和媒體的報道中，只說是量子比特，至于是物理比特，還是邏輯比特，全靠讀者和媒體去猜。然后一些媒體看到49、50個量子比特的數(shù)量，再一看50個量子比特就可以實現(xiàn)“量子制霸”，紛紛報道“IBM/谷歌/英特爾量子計算機秒殺中國超算”、“量子計算機顯神威，太湖之光落寞了”。

但事實上，這些量子計算機還處于非常原始的階段，不僅性能有限，而且只能用于特定應(yīng)用。

量子計算機將會成為電子計算機的補充

就目前來看，量子計算機無法取代經(jīng)典計算機，只會成為電子計算機的補充。

為何這么說呢？

主要是因為實現(xiàn)不了編碼邏輯比特。

之前介紹了，如果要制造出超過經(jīng)典計算機的標(biāo)準(zhǔn)量子計算機，就必須至少獲得50個邏輯比特。而且50個邏輯比特并不是終點，而僅僅是一個新起點——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?！?/p>

只不過，目前，全球沒有任何一家公司或科研機構(gòu)，能夠做出哪怕一個邏輯比特。

除了實現(xiàn)不了編碼邏輯比特之外，還有系統(tǒng)擴展、邏輯門精度、相干消等幾個方面。正是因為存在這些技術(shù)瓶頸，現(xiàn)在大家研發(fā)出來的量子計算機，都只稱為原型機，都只能做單一特定功能，無法實現(xiàn)通用量子計算。何況這些量子計算原型機的性能也是比較一般的，在很多商業(yè)公司的宣傳文稿中，所謂的“快出一億倍”其實是在玩田忌賽馬的游戲。

一些一線科研人員甚至懷疑能不能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量子計算機。有的向鐵流用了比較委婉的說辭：標(biāo)準(zhǔn)量子計算機也只是一些人提出來的，最后實現(xiàn)的量子計算機未必是這種（標(biāo)準(zhǔn)量子計算機）。

換言之，就是最后的量子計算機很可能會成為專用機，不僅無法取代現(xiàn)有的電子計算機，而只會成為電子計算機的補充。

量子計算被過度炒作不利于行業(yè)的發(fā)展

目前，有一個很不好的現(xiàn)象，無論是谷歌、IBM、英特爾等國外公司，還是一些國內(nèi)巨頭，每當(dāng)取得一點成績后，就大肆鼓吹，通過文字游戲和宣傳的藝術(shù)，讓大家看的云里霧里的。這些非常藝術(shù)的文字往往會讓大眾產(chǎn)生誤解，讓普通老百姓感覺到量子計算機革命即將到來。

誠然，商業(yè)公司對股東和利潤負(fù)責(zé)是本分，為自己裝扮高科技光環(huán)也能夠理解。但過度的炒作未必有利于行業(yè)的發(fā)展。像谷歌建成“通用量子計算機”，以及阿里之前大肆宣傳的“太章”，都是非常不好的例子。

打個比方的話，您要在PC上玩游戲主機上的游戲，于是在PC上安裝一個游戲模擬器，“太章”好比是游戲模擬器。

但在媒體宣傳上，諸如“中國高科技股跑贏美國 阿里研制“太章”世界最強”等消息不絕于耳。在一些報道中還有把“太章”把IBM、谷歌、英特爾等公司研發(fā)的量子計算原型機進行對比，這完全是驢頭不對馬嘴。何況這種模擬器并非阿里首創(chuàng)，只不過宣傳能力上遜色于阿里因而鮮有人知。

全球巨頭應(yīng)當(dāng)更加低調(diào)的一步一個腳印走，取得一丁點進展就連篇累牘的炒作，仿佛量子計算革命即將到來，這種行為并不利于行業(yè)的健康成長。

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