就在人們紛紛猜測谷歌是否會在這場全球科技競賽中奪魁時，美國斯坦福大學(xué)量子物理學(xué)家帕特里克·海登８日對新華社記者提出了一個新穎觀點(diǎn)：“量子霸權(quán)是個模糊的里程碑。”

美國谷歌公司日前發(fā)布７２量子比特處理器“狐尾松”，稱其有望在未來實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。就在人們紛紛猜測谷歌是否會在這場全球科技競賽中奪魁時，美國斯坦福大學(xué)量子物理學(xué)家帕特里克·海登８日對新華社記者提出了一個新穎觀點(diǎn)：“量子霸權(quán)是個模糊的里程碑。”

怎么才算實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)？業(yè)界通常認(rèn)為，量子霸權(quán)是指量子計(jì)算機(jī)如果在某個問題上的計(jì)算能力超過最強(qiáng)大的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就實(shí)現(xiàn)了相對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“霸權(quán)”。量子霸權(quán)被認(rèn)為是量子計(jì)算發(fā)展道路上的一個重要里程碑。過去業(yè)界認(rèn)為，如能有效操縱５０個左右的量子比特，就能實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。

不過海登認(rèn)為，這種說法對量子霸權(quán)的界定并不足夠明確。首先，量子計(jì)算機(jī)中有一個特殊的種類是“量子模擬計(jì)算機(jī)”，它可以直接模擬一些系統(tǒng)的物理特性，已經(jīng)超出了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬相關(guān)系統(tǒng)的能力。雖然量子模擬計(jì)算機(jī)仍有一些缺點(diǎn)，難以實(shí)用。但海登還是認(rèn)為：“從這個角度來說，這些系統(tǒng)可能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)。”

第二，在計(jì)算能力上與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的比較結(jié)果可能難以驗(yàn)證。海登說：“谷歌的７２量子比特處理器可能具有很強(qiáng)的計(jì)算能力，以至于傳統(tǒng)方法無法模擬。也就是說，這場實(shí)驗(yàn)給出的答案，在傳統(tǒng)機(jī)器上是無法驗(yàn)證的，所以我們很難確定谷歌的設(shè)備是否做得正確。”

“當(dāng)然，谷歌量子計(jì)算研究團(tuán)隊(duì)是一群嚴(yán)肅的科學(xué)家，他們會盡其所能來確定這一點(diǎn)。”海登補(bǔ)充道。

海登指出，實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)還需要量子處理器在讀出和邏輯運(yùn)算時的錯誤率足夠低，一臺很快但錯誤率很高的量子計(jì)算機(jī)，還不如傳統(tǒng)意義上的超級計(jì)算機(jī)。

由于量子計(jì)算具有改變世界的巨大潛力，美國、歐盟、中國等競相加大對量子計(jì)算研究的投入，各研究機(jī)構(gòu)、科技巨頭、初創(chuàng)企業(yè)等爭相投身這場全球競賽。此前業(yè)界有觀點(diǎn)認(rèn)為，２０１８年可能會有研究機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)，不過目前還沒有任何一家機(jī)構(gòu)公開宣稱已經(jīng)達(dá)到這個目標(biāo)。

“整個業(yè)界都在全速前進(jìn)，建造越來越復(fù)雜精密的系統(tǒng)，以找到能充分證實(shí)自己實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)的方法。”海登說。談及谷歌最新發(fā)布的處理器，他說：“（谷歌團(tuán)隊(duì)的研究）方向是正確的，即不僅關(guān)注量子比特的數(shù)量，也注重量子比特的質(zhì)量。”

此前谷歌曾發(fā)布９個量子比特的處理器，這個相對小型的系統(tǒng)被認(rèn)為有較高質(zhì)量，而將９個量子比特?cái)U(kuò)展到７２個，會增加操控難度。海登說，由于７２量子比特處理器的質(zhì)量參數(shù)還沒有確定，“（這款設(shè)備）是否可以與他們小型系統(tǒng)的量子比特的質(zhì)量相提并論，還不能確定。如果兩者非常接近，那么這將是個了不起的進(jìn)步”。

海登在分析“狐尾松”處理器的特點(diǎn)時還說：“拋開量子霸權(quán)，谷歌７２量子比特處理器非常適合演示量子糾錯，非常適合演示如何將邏輯量子比特存儲在物理量子比特中，用一種強(qiáng)健的方式延長它們的使用壽命。”

“量子糾錯將是全功能量子計(jì)算系統(tǒng)一個至關(guān)重要的特征，”海登說，如果在量子糾錯方面取得突破，“意味著這種系統(tǒng)未來將可以在實(shí)踐中應(yīng)用，這與量子霸權(quán)一樣激動人心！”

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