文：独秀 编辑：陈海宁
昨日，在《自然》杂志150周年纪念刊上，Google发表了一篇演示“量子优越性”的论文，一台可编程量子计算机只用了约200秒就完成了经典计算机约1万年才能完成的任务，并被称为这是量子计算领域的里程碑。美国总统特朗普的女儿伊万卡甚至扬言美国已经实现量子霸权。
Google突破量子计算，意味着量子计算从理论变成现实，它将可能开启新一轮的科技浪潮。
这项技术被纽约时报喻为“堪比莱特兄弟首次飞行成功”的技术成果，第一架飞机只飞了12秒，但证明了人类飞行是可行的。
不过，谷歌CEO Sundar Pichai 在论文发表后对外称，Google在这项突破已耗时13年之久，而要让它实现真正价值，恐怕仍需数十年。
到底什么是量子计算，它的价值何在，为何值得Google耗费数十年？
从量子力学到量子计算
一般而言，我们在打台球时，只要精确地计算出杆的角度与力度，就能借助白球将色球撞进球洞。
不过，假设“第一次，白球将黑球撞入洞内；第二次，黑球走偏了；第三次，黑球飞上了天花板；第四次，黑球像一只受惊的麻雀在房间里乱飞，最后钻进了衣袋；第五次，黑球以接近光速的速度飞出，把台球桌沿撞出一个缺口，击穿了墙壁，然后飞出地球，飞出太阳系......”，《三体》中这段对台球“颠覆三观”的描述，正是对量子力学的阐述。
量子力学认为，世界的运行并不确定，我们最多只能预测各种结果出现的概率，甚至物体可以同时处于两个相互矛盾的状态中。
量子计算的理念也是如此。
在经典力学中，一个比特的状态是固定的，而量子力学允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加，这中多可能性叠加，使得量子信息处理比经济信息处理具备更大的计算潜力，可以节省大量计算资源。
量子信息学家郭光灿对此解释，它可以同时存储0和1，考虑一个N个物理比特的存储器，若它是经典存储器，则它只能存储2^N个可能数据当中的任一个，若它是量子存储器，则它可以同时存储2^N个数，而且随着N的增加，其存储信息的能力将指数上升。
例如，一个250量子比特的存储器（由250个原子构成）可能存储的数达2^250，比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。
Google的“量子优越性实验”便是基于完全可编程的Sycamore量子计算机，可以运行通用量子算法。
量子计算的特点就是快，比如这次Google的量子计算，其200秒相当于地球最强超算1万年的突破。
万物可计算
“万物可计算”，这无疑是对这个即将到来的时代最令人激动的梗概。
谷歌AI量子团队在Google官网上发文表示，量子计算仍在寻找有价值的应用。
“首先，将向合作伙伴、学术研究等相关人员提供量子计算处理器；其次，通过投资团队和技术，尽快构建容错量子计算机，这种设备将能实现许多有价值的应用。例如，帮助设计新材料、汽车和飞机的轻质电池，新型肥料催化剂以及更有效的药物。
早期的笔记本 图片来源于网络
量子计算与人工智能：目前，业界公认人工智能的三要素为：算力、算法、数据，而算力则是人工智能最大的短板。Google、微软、IBM等科技巨头正在往量子机器学习领域疯狂投资，多伦多大学还成立了一个量子机器学习创业孵化器。
密码将毫无意义：区块链系统的私钥的形式是对密码进行哈希加密，即对口令进行一次性的加密处理而形成的杂乱且永不重复的字符串。这一过程被认为是不可逆的，人们认为从哈希串中是不可能还原出原口令的。不过，一旦量子计算变为现实，哈希加密体系将将被瓦解。
量子计算颠覆超算：200秒等于最强超算1万年，不过，量子计算机毕竟毕竟刚有苗头，要取代超算，还有很长一段路。
量子优越性：从技术之争到意识之争
除了Sunder Pichai 委婉地将其与人类第一次飞行媲美，量子优越性还接受了来自其他各界的评价。
美国总统特朗普的女儿伊万卡在推特上称“美国正式实现量子霸权”，该项目是Google与特朗普政府、加州大学圣塔芭芭拉分校一同合作的。
IBM的评论有点“酸”，其公开指明，Google的量子计算机是哗众取宠，传统电脑只要更换算法，同样也能低成本、高准确率地完成计算。
中立者表示，只要演算成立，它的象征意义是巨大。如美国德州大学奥斯汀分校理论计算科学家Scott Aaroson 认为，虽然Google这一成果实际应用有限，不过只要其假设成立，它的科学象征意义是巨大的。
“这一点用也没有，甚至更糟糕”，哈佛大学物理博士王孟源认为，这是一种擦边球行为，Google用内生的随机量子态，而不是事先指定的串列，绕过了纠错难题，而计算结果还得依靠传统电脑来验证，“有点滑稽”。
技术的探讨，从来都不纯粹。
这些年，量子计算也从技术之争逐步演化为意识之争。“quantum supremacy ”名词的提出者John Priskill 就批判该名词的滥用导致量子技术被过度炒作，甚至唤起了令人厌恶的政治立场。
新科技浪潮的第一道曙光
无论如何，最近这些，信息革命的进程碰到了天花板，全球经济增长停滞。所有国家都在需求新兴技术的突破，如常温超导体、可控核聚变、量子计算机、强人工智能、生命科学等。因为经济的新活力需要新一代基础技术的突破，产业升级也需要新技术驱动。
今天，Google在量子计算领域的突破，让我们看见了下一波科技浪潮的第一道曙光，这是个充满无限可能的时刻。
