量子霸权是什么？为什么中国科大潘建伟教授的量子研究很牛？

对于过去的2019年科技盘点，关于谷歌宣布实现量子霸权上个多个国内外科技盘点榜以及排行榜，成为2019年的科技热词之一。

什么是量子霸权？

量子霸权指的是量子计算机在解决特定问题上远远超过现有计算机的一种压倒性优势，所谓霸权比对的是传统计算机。由于量子计算与传统计算机计算原理不同，造成了上述所说的压倒性优势，也就是量子霸权。

传统电子计算机的信息基本单位是比特，比特表现出两种状态，记作0和1，也就是二进制，可以把这种状态比作开与关。

量子计算机使用的基本单位是量子比特，量子比特可以比作是一个旋钮式开关，它表现出的状态可以是无穷个，因此使用特定的量子算法，可以做到传统计算机做不到的某些计算工作。

为什么现在没有量子计算机？

传统计算机比特的物理系统或者说介质大家都比较熟悉，我们使用的计算机里的cpu、硬盘、内存储器、光纤、电路线缆、无线电磁波等都是比特的存储、传递的介质，缺少这些物理体系，传统计算机无法存在和工作。

而量子比特就没有那么容易了，量子比特的制备、操作、读取、传输和纠错等各个方面的难度都非常大，目前世界上关于量子物理体系的研究大致有两个方向：一个是光，一个是超导，中国在量子计算方面起步较晚，但在量子光介质方面的研究居于世界前列，中国科大的潘建伟教授就是这一领域佼佼者，而美国在量子超导介质方面的研究比较领先，谷歌的量子霸权就是使用的超导介质。

另一方面，虽然量子比特的表达状态无穷多，但是由于量子比特在现实场景中的传递非常不稳定，易受干扰，从而使量子计算的实用意义大打折扣。找到一种量子比特的物理体系是目前全世界都面临的难题，因此量子计算现在大多还是在实验室的一些特定实验环境中，进行一些特定意义的计算，并以此与传统计算机的运算效率比对。谷歌的量子霸权就是设定了一个关于随机性的问题交由量子计算去解决，然后比对传统计算机，由于比对的结果是10000年：200秒，因此对外宣布实现了量子霸权。

量子计算机就一定比传统计算机强吗？

传统计算机的计算速度一般有两个尺度来衡量，一是芯片技术，二是算法，随着这两方面的发展，传统计算机的计算速度与早期的计算机简直不能同日而语。

虽然传统计算机可以覆盖所有的计算问题，但是由于基本计算原理的局限，有些计算是传统计算机做不好的，最典型的就是密码问题，要解开RSA密码体系一个300位因数的分解计算，传统计算机需要15万年。

而要解决上述数学计算问题，量子计算就显得非常容易，只需要200秒的时间，不过这并不表明量子计算能解决所有的问题。

业内也一直有一种观点，认为量子计算机根本不会出现，不可能把我们现在使用的计算机替换成量子计算机，但从目前的研究看，量子计算最能看得见的用途是量子保密通信、量子密钥分发。

为什么说中国量子计算研究很牛？

那是因为中国科技大学潘建伟教授及其团队的量子研究更加靠近现实使用。

去年9月，上述研究团队在300公里真实场景的光纤中完成了双场量子密钥分发实验，获得成功，打破了无中继量子密钥分发方案最高成码率的理论极限，另外在实验过程中还同时验证了700公里以上光纤的远距离量子密钥分发的可行性，为新一代远距离城际量子密钥分发技术奠定基础。

业内对这一成果的评价为：”….密钥分发的重要里程碑”，就连谷歌宣布量子霸权的论文都借鉴了潘建伟团队的三项研究成果。

说不定，也许中国是最早使用量子加密通信的国家呢？