沒必要對“量子霸權”恐慌

袁嵐峰

英國《自然》雜志近日刊登谷歌關于實現“量子霸權”的論文引起輿論轟動。對大多數非專業人士來說，很容易產生的疑問是，谷歌所提到的“霸權”，究竟指的是美國高科技對其他國家的領先優勢，還是谷歌對其他企業的競爭優勢？

實際上，量子霸權是一個科學術語，跟國際政治無關。它指的是量子計算機在某個問題上遠遠超過現有計算機。傳統計算機的基本單元是“比特”，即一個體系有且僅有兩個可能的狀態，好比一個開關。而量子計算機的基本單元是“量子比特”，它好比一個旋鈕。一個比特只有兩個狀態，一個量子比特卻有無窮多個狀態。因此，量子計算機有可能做到傳統計算機做不到的事。

特別值得注意的是，量子計算機并不是干什么都特別快，而是只針對某些特定的問題才特別快。但在這些特定的問題有一些非常重要，例如破解密碼和搜索數據庫。因此，中美等國的如谷歌、IBM、阿里、騰訊等，都在投入巨資研究量子計算。

谷歌在《自然》雜志上發表的論文中宣稱，第一次對某個問題，量子計算機超越了目前最強的超級計算機，也就是實現了量子霸權。這是一個經過特別設計的有利于量子計算機的問題。他們造了一個包含53個量子比特的芯片，花了200秒對一個量子線路取樣一百萬次，而現有的最強超級計算機完成同樣的任務需要10000年。但IBM給出了一個改進的算法，一下子把傳統計算機花費的時間從10000年縮短到了兩天半。兩天半雖然還是比200秒長很多，但畢竟是可以實現的了。這樣一來，就大大沖淡了谷歌成果的意義。

這并不說明谷歌的成果就是個夸大其詞的“騙局”，我們重視量子計算，是因為它的潛力，而不是它的現狀。它的確具備革命性，只是還需要艱苦的努力，絕非一蹴而就，更不是已經處在商業盈利的邊緣，等著大家一哄而上。

量子霸權一詞出世后，一些國內媒體一味渲染其優勢，兜售恐慌。實事求是地說，中國在量子計算領域雖然整體而言落后于美國，不過進步迅速，并不斷取得重要成果。就在《自然》雜志發表谷歌論文的前一天，中國科技大學的潘建偉和陸朝陽等人上傳了一篇論文。他們的工作也是在對某個問題尋求實現量子霸權，雖然目前還沒有實現，但關鍵指標“態空間大小”比以前的同類實驗增大了10個量級，因此這也是一條有希望的技術路線。

在實現量子計算的道路上，我們需要探索所有可能的途徑。無論是谷歌、IBM，還是中科大，各個國家、機構和技術路線的百舸爭流，是這個領域蓬勃發展的最好景象。從增加研究投入、培養更多人才，到向公眾普及量子科學，我們可做的和需要做的有很多。我們需要的不是恐慌，不是狂熱，而是踏踏實實地努力。▲（作者是中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心副研究員，科技與戰略風云學會會長）