最近一段时间|一场被忽略的中美量子霸权激战

最近一段时间，关于量子计算，其实非常值得关注，奈何阴间新闻太多，都被忽略了。
7月份， IBM给德国和日本各供应了一台量子计算机，这也是IBM在美国之外安装的仅有两台。
而促使德、日迫不及待入局量子计算领域的一大原因，正是中美之间的量子霸权激战。
很多人应该还记得， 2019年9月20日，谷歌称他们研发的53个量子比特的量子处理器Sycamore ，率先达成了量子霸权。
2020年底，潘建伟、陆朝阳领导的中国量子计算技术团队，研制出了76个量子比特的光子量子计算机“九章” ，也达成了量子霸权。

量子计算机“九章”
这里我们先搞清楚一个问题：什么是量子霸权？
这是科学家们在2011年提出的一个指标， “霸权”的意思是实现对经典计算机的碾压。也就是说，针对任意一个计算问题，量子计算机只要能够超越当前所有经典计算机的计算能力，就可以认为是实现了量子霸权。
比如2019年谷歌宣布达成的量子霸权，就是因为他们研发的量子计算机，只用了200秒，就成功完成了一个计算问题，但如果让当时最厉害的超级计算机来算，需要超过1万年的时间。

虽然不久后， IBM有研究人员声称，谷歌量子计算机挑战的问题，一台经典计算机耗时2.5天就能完成，并不是1万年，但这对结果并没什么影响。
再看中国的量子计算机“九章” ，团队在论文中称， “九章”在200秒内完成了一项复杂计算，换给当时世界上最快的超级计算机“富岳”来做，至少需要6亿年。
从这两个例子，能明显感受到量子计算机对经典计算机的碾压，这就是量子霸权。
不过，关于“九章”达成的量子霸权，当时在全球引起了一场小争议。
原因是，科学家们认为，谷歌量子计算机Sycamore的表现具有更强的通用性，而“九章”的表现带有明显的专业性，面对其他任务时，可能不会有很好的表现。
关于“九章”的争议，大家虽然讨论了一段时间，但也没讨论出什么所以然来。
但是，就在今年6月底，来自中国科技大学团队的一篇论文，很快就在全球量子计算科研圈里燃了，实力演绎了什么叫做“用你的擅长打败你” ，国外媒体争相报道，但国内也许当时瓜太多，没受到应有的关注。

怎么回事呢？
由潘建伟与朱晓波教授带领的中国技术团队，在中国第二台量子计算机“祖冲之”上，同样处理了2019年谷歌量子计算机Sycamore解决的那个问题，耗时1.2小时，如果换当时最先进的超级计算机来解，需要8年。

看到这里，你可能会疑惑，既然解决的是同一个问题，谷歌量子计算机Sycamore耗时200秒，中国量子计算机“祖冲之”却用了1.2个小时，这不是证明了谷歌量子计算机更厉害吗？
非也。
虽然谷歌用时更短，但是，对于高端神秘的量子计算来说，计算速度快并不是最厉害的，控制量子比特才是：量子比特数越多，控制就越难。
谷歌的量子计算机Sycamore是53个量子比特， “祖冲之”则是56个量子比特，别看只有3个量子比特只差，难度却提升了数倍之多。
下面我们就来看看，控制量子比特究竟有多难？