量子霸权是什么？实现了吗？量子计算机真的能超越经典计算机吗？

量子霸权只是一个名词而已，实际意思并没有听起来那么霸气，不过国内的科普和媒体比较喜欢用这个词。

谷歌宣布实现量子霸权？

前些天，谷歌公司在自然杂志上发布了封面论文，声称所研发的拥有53个量子比特的量子计算机在处理随机线路采样问题上超越经典超级计算机。

这次谷歌在论文中和报道中声明他们并非实现了量子霸权，而是证明了量子优越性。但国内媒体已经习惯了使用量子霸权这个词了，所以国内大部分新闻报道的标题都是谷歌实现了量子霸权。包括我在转发这一消息时也是使用了量子霸权这个词，因为这个词比较霸气侧漏，最主要是太流行了，一说出来大家都基本知道发生了什么事，写个量子优越性大家反而无法真正理解究竟发生了什么事。况且量子霸权和量子优越性其实只是释义上的差别，两者英文其实是同一个词：Quantum supremacy.

不过在国内通用的量子霸权这个词本身其实挺让人误解的，以为发生了什么不得了的事，以为可以称霸世界统一地球了……事实究竟是怎样呢？

量子霸权究竟是什么？

其实量子霸权真正的意思是量子计算机在处理某些特定问题时的性能超过已有的所有经典计算机。

注意，是处理某些特定问题时！量子计算机并非处理所有问题都能比经典计算机快，而是只有处理那些可以进行并行计算的问题时会有优势，比如那些含有一个或多个变量的计算。

所以实际上把它翻译成量子优越性更加准确和合理，可能正是由于量子霸权这个名字过于霸气，所以当谷歌的新闻出来后，我在科学群里听到很多对此质疑的声音，不但质疑所谓的量子霸权，甚至质疑量子计算机的真实性。

量子优越性真的实现了吗？

IBM公司是第一个跳出来提出质疑的，但它并不是质疑谷歌的量子计算机的真实性和谷歌量子计算机有没有那么强，而是质疑谷歌论文中的超级计算机有没有那么弱！为什么IBM会那么暴躁？除了由于在量子计算中竞争对手的关系外，更主要的原因是此次谷歌论文中需要算10000年的超级计算机所使用的就是IBM的Summit超级计算机！这是目前地球上性能最强的超级计算机！它是IBM公司制造的。

看着自家的骄傲——地表最强超级计算机被秒成渣，谁能忍这口气？

IBM在谷歌论文发布前一天提交了论文，声称谷歌在计算中并未对超级计算机进行优化，IBM论文中给出了优化方案，通过优化，Summit超级计算机只需要2.5天即可完成谷歌的计算任务，与谷歌论文中给出的10000年相差了1461000倍。IBM公司据此声称谷歌并未实现量子霸权。

问题是谷歌的量子计算机只用了200秒……200秒比2.5天快了1080倍，虽然没有原来的1461000倍那么夸张，但也已经是压倒性优势了……我认为这已经完全展现了量子优越性。

量子计算机真的可以实现吗？

此次谷歌证明量子优越性的论文其实早在9月份就曾经在NASA官网意外曝光，不过由于当时已经提交的论文并未通过同行评审，因此NASA光速撤回了，而此次自然杂志正式刊发并作为封面论文，表明已经通过了同行评审，没毛病，因此如果要怀疑量子计算机的可行性，那就相当于在质疑自然杂志的专业评审的专业性了。我不认为这是一个明智的表现。

另一方面，同样在研发量子计算机的竞争对手IBM公司同样没有质疑谷歌量子计算机计算性能的真实性，他们也一直在研发量子计算机，如果量子计算机真的无法实现，坐拥世界最强超级计算机的IBM公司理应以此提出质疑，而不是利用优化超级计算机来缩小差距后依然被秒成渣。

展望

谷歌这次证明了量子计算机的可行性和优越性，表明这条路是可行的并且是值得走的，不过也同时指出，这只是个开始，以后的路还长，离实用化的通用可编程的量子计算机还有多长的路要走？也许5年，也许10年，也许更长……但既然路是通的，就应该走下去，量子计算机的未来是光明的。

目前谷歌的53比特量子计算机属于试验机，其处理的随机线路采样问题并没有实用性，但是量子计算机的未来方向是可编程的通用量子计算机，将可以通过编程处理所有适合并行计算的问题，这方面的应用在科研领域用途广泛，比如构建理论模型、化学模拟、药物研发等各方各面，将对科学、科技、医疗等方面产生深远影响，我们期待那一天尽快到来。