這才是今天的大事啊，值得我來吹爆它

最近一段時間，“量子”這個概念，又一次被炒上了天，收割了一大波智商稅。

沒錯，是色圖就是前陣子那些個“量子速讀”的沙雕玩意，就連這種東西都有人信...

可見”量子“這個概念，作為現(xiàn)代科學(xué)的巔峰，在吃瓜群眾的眼中，分量十足。

不過，科學(xué)不是玄學(xué)，胡來不得，機(jī)哥覺得這個成語，已經(jīng)總結(jié)得非常到位：

不自量力，古人的智慧告訴過我們，不要自學(xué)量子力學(xué)。

不然，呵呵，下場就是這樣：

在民科界被宣傳到神乎其神的量子概念，似乎和科學(xué)界多年來鉆研的正牌量子科學(xué)，出現(xiàn)了 hin 大的割裂。

機(jī)哥覺得，這樣下去是不行的。

好在，專業(yè)大佬們，及時出手，展現(xiàn)了“量子”真正的拋瓦。

今天一大早，最新一期《自然》雜志封面，刊登了來自谷歌團(tuán)隊的一篇論文：

《使用可編程超導(dǎo)處理器實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢》

谷歌在這篇論文里，演示了量子計算機(jī)真正的威力。

來自谷歌的科研團(tuán)隊，使用自家研制的量子處理器，在 200秒 的時間內(nèi)，解決了現(xiàn)存性能最強(qiáng)的超級計算機(jī) 1萬年 才能完成的運(yùn)算任務(wù)。

其實(shí)，關(guān)注最近科技新聞的機(jī)友們，應(yīng)該都有印象，其實(shí)在上個月“豬隊友”NASA就泄露了這篇論文的草稿，引起軒然大波。

機(jī)哥全程看下來，覺得問題，其實(shí)還是出在“霸權(quán)”這兩個字上。

“實(shí)現(xiàn)霸權(quán)”這樣的說法，往往與政治掛鉤，聽起來，可能的確會有些許危機(jī)感。

但是我們要注意，這個所謂的“量子霸權(quán)”，其實(shí)只是一個量子領(lǐng)域的學(xué)術(shù)詞匯。

既然是學(xué)術(shù)詞匯，我們就能找到明確的定義，講道理：

量子“霸權(quán)”，quantum supremacy，描述的是量子計算設(shè)備的一種潛在特性。

根據(jù)維基百科的描述，機(jī)哥按照原話翻譯給各位：

量子計算設(shè)備的一種潛在能力，可以解決傳統(tǒng)計算機(jī)無法解決的問題。

Quantum Supremacy 暫時沒有一個公認(rèn)的中文用法，其實(shí)，“量子優(yōu)勢”、“量子優(yōu)越性”這種說法更為嚴(yán)謹(jǐn)、克制。

谷歌在早前泄露的論文首句，所持觀點(diǎn)也是如此：

量子電腦有望為我們實(shí)現(xiàn)這樣一種誘人的承諾：在使用量子處理器進(jìn)行特定的演算任務(wù)時，相比傳統(tǒng)處理器，可以獲得指數(shù)級的速度提升。

這篇論文表達(dá)的內(nèi)容，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有大家理解的，傳統(tǒng)意義上的“霸權(quán)”這么夸張。

且聽機(jī)哥繼續(xù)說。

拋開這些文字游戲，咱們回歸正題：實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)勢，意味著什么？

其實(shí)，這些亂七八糟的，翻譯成人話來說，很簡單。

“量子優(yōu)勢”的實(shí)現(xiàn)，意味著量子計算機(jī)，跨過了全面“吊打”古典計算機(jī)的臨界點(diǎn)。

200秒 vs. 10000年，這樣恐怖的速度提升，驗證了多年來人們對量子計算機(jī)的預(yù)言：

爆炸性的算力提升，超級強(qiáng)悍的人工智能，超高效的計算機(jī)模擬...

這些，似乎已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了，甚至大家開始擔(dān)心，我們的計算機(jī)密碼、虛擬貨幣密鑰，都可以被它隨手破解。

然鵝，以現(xiàn)在這個階段來說，擔(dān)心這些還是為時過早。

目前，量子計算機(jī)仍然處于一種早期的實(shí)驗性階段。

理論很美好，實(shí)現(xiàn)...很難搞。

薛定諤的貓，這個著名的思想實(shí)驗，各位都有所耳聞，在量子理論中，貓可以同時存在死和活兩種狀態(tài)，我們稱其為疊加態(tài)。

量子計算，也擁有這種特征。

經(jīng)典計算機(jī)，也就是我們手上電腦，運(yùn)算基于比特 (bit)，一個比特，只能處于一種狀態(tài)：

0 或 1

而量子計算，基于量子比特 (Q-bit)，它有一種非常牛逼的特性，能同時處于兩種疊加的狀態(tài)：

0 和 1

隨著量子比特的增加，可模擬的狀態(tài)也會隨之指數(shù)級地增多。

谷歌使用的是搭載 54 量子比特的“懸鈴木 (Sycamore)”處理器。

可同時模擬2^16種狀態(tài)。

解決了根本的原理問題，還有令人頭疼的工程問題。

谷歌秀出來的量子計算機(jī)，長這樣：

量子計算的核心，量子處理器，跑起來就像脫韁的野馬，非常難以控制。

這個磨人的小妖精，運(yùn)行的環(huán)境，也非常的嚴(yán)苛，需要人類最頂尖的技術(shù)來呵護(hù)——超導(dǎo)。

參考過去各個團(tuán)隊制造的量子計算機(jī)，它們的外觀都大同小異，呈現(xiàn)一種倒吊的多層蛋糕形布局。

從最早的 D-wave，到后來的 IBM、谷歌，沒有發(fā)生太大的變化。

最多，也只是加個套：

IBM的商用原型機(jī)渲染圖

這些吊塔上一層層的平臺，都是為了用液氮進(jìn)行梯度降溫，讓塔尖的量子處理器，維持在接近絕對零度，0.1K。

D-wave的量子計算機(jī)，溫度示意圖

在這個溫度，才能讓它處于超導(dǎo)狀態(tài)，獲得最穩(wěn)定的性能。

這一整套的半人高的降溫設(shè)施，只為一塊指甲蓋尺寸的處理器服務(wù)。

不止需要精細(xì)的運(yùn)行環(huán)境，目前量子計算機(jī)里跑的運(yùn)算任務(wù)，也需要量身定做。

比如說這一次進(jìn)行的研究，進(jìn)行的就是「偽隨機(jī)量子電路的輸出采樣」這一個運(yùn)算目標(biāo)。

這屬于量子運(yùn)算天生擅長的領(lǐng)域。

不過，谷歌拿來對比的這個“世界最強(qiáng)超算”，它的擁有者IBM表示相當(dāng)不服。

IBM的超級計算機(jī)Summit

谷歌拿來測試運(yùn)行的問題，傳統(tǒng)計算機(jī)并不“擅長”，有著天生劣勢。

而且對比的場景下，超級計算機(jī)的算法并沒有經(jīng)過優(yōu)化。

這樣的對比，似乎顯得不太公平，IBM 非常委屈。

聲稱，如果經(jīng)過算法優(yōu)化，超級計算機(jī)用兩天，也可以達(dá)成同樣的運(yùn)算目標(biāo)。

其實(shí)大家都懂，200秒 vs. 2天，差的還是有點(diǎn)多。

逼逼這么多，結(jié)論其實(shí)已經(jīng)很明顯：

量子計算機(jī)的應(yīng)用范圍仍然有所局限，硬件設(shè)備的需求帶來的負(fù)擔(dān)，也仍然遠(yuǎn)超民用的負(fù)擔(dān)。

它離我們擔(dān)心的那種”霸權(quán)“，仍然非常遙遠(yuǎn)。

與其擔(dān)心自己的密碼被量子暴力破解，不如和機(jī)哥學(xué)學(xué)騷操作，保護(hù)隱私。

雖然有所爭議，但谷歌聲稱實(shí)現(xiàn)的“量子優(yōu)勢”，所具備的里程碑意義，是無可動搖的。

這或許只是量子計算的一小步，卻是人類的一大步。

這才是真·量子

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