量子霸權到底是什麼？

最近，全球知名科技期刊《麻省理工學院技術評論》公布了2020年「全球十大突破性技術」的榜單。

當今網際網路老大谷歌公司，在2019年成功演示的「量子霸權」技術成功入選。

《麻省理工學院技術評論》在國人心中，確實沒有《科學》、《自然》等國際科技期刊有名。

不過麻省的這份十大技術榜單，堪稱最近20年裡最牛逼的科學預言大師，曾經準確預測了深度學習、智能手錶、腦機接口、基因療法等目前風口技術的崛起。

那麼問題就真的來了，谷歌搞的量子霸權到底是個什麼東東？

1、量子之父普朗克

量子的出現，其實都是被牛頓力學逼出來的，在十九世紀末期，牛頓力學無法解釋清楚的問題只剩下了兩個。

一個問題後來被愛因斯坦的相對論解決了，最後剩下的這個就是黑體的能量輻射問題。

當時人們根據經典牛頓力學建立了兩個關於黑體輻射的公式，但最後都無法完美支持實際的實驗結果。

一直喜歡研究熱輻射的德國帥哥普朗克，使出九牛二虎之力，也始終無法得出合理的實驗結果。

無奈的普朗克選擇了弄虛作假，搞出來一個被後世稱為普朗克定理的新公式，最終確實得出了完全吻合實驗結果的數據。

為了自圓其說地解釋新公式，普朗克又提出了一系列假說，所謂假說，其內涵就是，我沒有證據，但我就那麼認為，你能咋地吧。

這個假說就是輻射的量子化假說，而量子呢，被普朗克假定為一種最小的無法分割的單位，簡單說量子就是構成物質的最小單元。

一群支持量子的科學家，前排左二為普朗克

量子假說一被提出，好像打開了潘多拉魔盒，所有的科學家像瘋了一樣，紛紛在量子的基礎上提出自己的假說。

愛因斯坦提出了光量子假說，德布羅意宣布了波粒二象性假說，泡利搞出了不相容原理，薛丁格養出了那隻不知死活的貓，狄拉克最後又整出了狄拉克方程，把愛因斯坦的相對論也徹底拉進了量子理論。

假話說了一千遍，就成了真理，二十世紀唯二深刻的物理學革命—量子力學時代，就此在一堆科學大牛假說的基礎上拉開了大幕。

不同時期的普朗克

普朗克做為量子力學之父，年青時也是妥妥的大帥哥一枚，研究量子之後，就變成上圖右邊的造型了。

作為二十世紀最重要的兩位物理學家，愛因斯坦的名氣貌似比普朗克大好多。

其實，兩個人的科學貢獻是難分伯仲的，因為現代物理學的兩塊基石，相對論和量子力學，正是由二人奠基。

如果您實在記不住普朗克，我這裡倒是有一個小竅門，大家肯定都知道質量的國際單位制是千克，而物體的質量隨著時間的流逝是會發生改變的。

那麼，怎樣做才能得到一個恆定的物理常量呢，科學家們於是腦洞大開。

國際千克原器

首先由恆定不變的量子力學常量—普朗克常數來代表物體，然後再用愛因斯坦的質能方程來計算質量，得到的就是一個恆定不變的值了。

一個大家經常使用的質量基本單位，就輕鬆地把兩位最偉大的科學家緊密聯繫起來，真是讓人始料不及。

2、什麼是量子計算機

如果說普朗克的量子學說，打開了人們研究微觀世界的大門，是第一次量子革命。

那麼，當上世紀80年代，量子力學被應用到信息科學，誕生了量子信息科學後，第二次量子革命就正式開始了。

量子信息科學極大促進了微納製造技術的發展，現在被美國卡脖子的晶片，相當大的部分屬於微納技術。

而量子信息學科最大的兩個分支就是量子計算和量子通信，而量子計算機就是進行量子計算的最佳載具。

某種意義上，量子計算是打開未來無限可能性的一把鑰匙，與傳統的數字計算相比，量子計算採用了全新的模式。

傳統的計算機數據編碼，一般會採用二進位0,1表示，小學生都知道0和1是非常確定的狀態，非此即彼。

上古神獸之薛丁格的貓

然而，自從神獸薛丁格的貓出現後，大家所認知的一切都被顛覆了，所有的一切都是不可預知的。

本來傳統計算機，一個二進位位只能存一個0或1,二者必取其一。

而在量子計算機裡，一個量子位，可以同時處於多個狀態，就是說它可以同時既是0，也是1，這就比傳統計算機，大大提高了存儲能力和運算能力。

如果不能理解的話，你就可以好好想想計算器和算盤，它們計算速度差別有多大吧。

如果量子計算機正式走向實際應用，那計算機的存儲、計算能力會指數級提升，IT產業也將獲得革命性進展。

3、量子霸權到底是啥

2012年，美國加州理工學院普雷斯基爾教授首次提出了「量子霸權」的概念，這個詞就是說，當一個量子計算機做到了傳統計算機根本做不到的事，就是實現了「量子霸權」。

谷歌公司的量子計算機

而谷歌公司聲稱實現的「量子霸權」，就是用一臺量子計算機在200秒內，從一個量子電路中，採集了100萬個樣本，，而這個工作量，如果用當今最強大的超級計算機執行，則需要運算整整一萬年。

所以量子霸權之爭，實際上就是未來的數字世界霸主之爭，量子計算將成為未來的顛覆性技術。

比如說密碼破譯工作，據說目前美國建立了一個資料庫，專門用來存儲對手的外交、軍事、經濟等暫時無法破譯的機密信息，以等待未來的量子計算機成功破譯。

一旦破譯成功，這些信息就可以用來推算對手過去的工作模式，從而可以推測如今可能的工作方式。

目前量子計算機在硬體實現上，還面臨許多困難，還需要研究更新的量子算法，但以量子技術為核心的第四次技術革命卻真是離我們越來越近。

4、中國的量子霸權

中國目前是量子技術的主要玩家，我國的幾大科技公司，也先後布局了量子計算。

比如阿里的達摩院，就發布了量子計算雲平臺，並推出了量子模擬器「太章」，百度、騰訊、華為也同樣有自己的量子計算藍圖。

中國量子領軍人物潘建偉院士

此外在去年底，國防科大的量子計算團隊，也將新研的量子計算模擬算法應用到「天河二號」超級計算機中。

就連谷歌的這次量子霸權實驗數據，也引用了中國這項算法的公開論文。

目前我國量子計算正處於從實驗室到實際應用的嬗變中，能否在這場量子計算的競爭中彎道超車，決定了我國是否能搶佔未來科技革命的制高點。