谷歌或将实现量子霸权，3分20秒超算万年计算任务

（文章来源：每日科技推）

量子计算机最被期待的功能之一就是创造新的化学物质，以制造制作氮基肥料所需的催化剂或是制造高功率电池里面的零件，量子计算机也能被用来破解数字加密。有一天，量子计算机或许也能被用来精简组织流程与物流服务，甚至加速机器学习进入实际应用。

但是所谓「量子霸权」，并不代表量子计算机会很快取代及普及于我们生活的传统计算机。什么是量子霸权？量子霸权指的是研究者已经可以运用量子计算机来进行一个运算任务，而这个任务是任何传统计算机（就算是最大的超级计算机），也没办法在合理的时间内运算出来的。在谷歌的案例中，他们的任务是确认一组算法的产出，是否能生成真正的随机数。

根据这份报告，研究者已可以用量子计算机在3分20秒内，计算出这个极度复杂的数学运算。另一方面，高峰3（Summit 3，一台IBM制造、目前全世界运算能力最强的商用传统计算机）则需要花1万年才能得出这个运算结果。量子计算机如何运作？量子计算机利用量子力学的特性来运作，传统计算机使用二进制来处理信息，亦即信息是用0与1的方式来呈现，但量子计算机使用量子位的方式来处理信息，这样的量子位能同时表达0和1。

更有甚者，传统计算机的位都独立于彼此之间运作，但量子计算机的一个量子位的状态，会影响到系统中其他的量子位，所以能够协同运作来进行运算。这两种特性，让量子计算机拥有远比传统计算机更多的潜力。

如果使用传统计算机来进行运算，每次运算出来的答案都会是一样的，但如果使用量子计算机，则运算的答案会有机率性，也就是说每次不一定会有一样的答案。所以在使用量子计算机进行运算时，你需要运算同一个问题上千甚至上百万次，而这些解答若都围绕着某个数字，则这个答案就应该是对的。

在谷歌的研究中，他们使用的新的量子处理器「悬铃树」，此处理器拥有54个量子位（虽然有一个无法正常运作，所以实际研究上只有使用53个），在研究中处理了真正随机随机数的问题超过100万次。悬铃树有什么特别？悬铃树不是世界上最大的量子处理器，谷歌2018年就制造了一个拥有72个量子位的处理器，一个加州量子计算机的新创公司各帝，更说他们即将准备好要上线一个拥有128个量子位的处理器。

但谷歌的研究员指出，他们在一个量子位的可活动时间（维持量子状态）与每个量子位的互动能力上，有长足的进步。这样的进步是很重要的，因为当量子位不再维持在量子状态后，它们会在量子计算机的计算中带入错误，而这些错误必须用额外的量子位来计算与排除，这种错误率就是为什么你的传统计算机能在大多数数学计算的正确率上，打败现有的量子计算机的原因。

量子霸权会让量子计算机比传统计算机还优秀吗？不会，谷歌的成就只是意味着量子计算机能在这一个复杂的计算中，打败现有最强的传统计算机。谷歌的研究者在这篇报告中指出，他们的量子计算机或许还能应用在优化、机械学习和材料科学、化学等领域。谷歌新的量子计算机的硬件虽能达成量子霸权，但它能在其他领域的应用上加快多少指令周期，仍是一个未解的问题。

而且根据这份报告，谷歌的量子计算机的运算能力，也还不足以应对其它困难的数学问题，如破解现有的加密系统，因这需要制造非常大质数的能力。事实上，对于大多数的商业应用来说，今日的量子计算机的运算能力与准确率，甚至还不能与传统的笔记本电脑相比。

黑客是否可以透过量子计算机来偷走我的比特币？目前，比特币与其他加密货币所使用的公、私钥加密技术是无法用量子计算机破解的，但谷歌的报告中预测，量子计算机将会持续以「双倍指数」的速度来进步，所以比特币或许很快就会不再安全了。

害怕量子计算机将会突破一般使用的加密货币技术，美国国家安全局呼吁各方应该采取更多元加密方式，来避免日后来自量子计算机的可能攻击。虽然美国还没决定建议要采取哪种算法，许多新创公司已开始使用「后量子时代」的加密方式来帮助金融企业和政府来保护他们的系统。

我什么时候才能在桌上拥有一台量子计算机？答案是不会是最近。虽然几乎所有可以达到量子状态的物质都可以用来做量子位，但目前最先进的量子系统倾向于使用超导物质，而这通常也要使用一些相当稀有的进口原料。谷歌悬铃树的处理器就使用铝圈结合铟（indium），这是一种与银差不多稀有的元素。

要让这些物质达到量子状态，并避免量子位被外在的能量来源所干扰，量子处理器必须要小心的放在大型的稀释冷冻机之中，使其温度比深太空中还要低。
（责任编辑：fqj）