IBM計(jì)算機(jī)最近完成的一項(xiàng)“基準(zhǔn)”實(shí)驗(yàn)表明，兩年內(nèi)量子計(jì)算機(jī)在回答實(shí)際問(wèn)題方面或許能超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。這次實(shí)驗(yàn)暗示，量子計(jì)算機(jī)超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子霸權(quán)可能很快就會(huì)出現(xiàn)。

“這些機(jī)器即將到來(lái)，”總部位于赫爾辛基的量子計(jì)算初創(chuàng)公司Algorithmiq首席執(zhí)行官薩布麗娜·馬尼斯卡爾科（Sabrina Maniscalco）在接受采訪(fǎng)時(shí)表示。

這項(xiàng)新研究的成果發(fā)表在上周的《自然》雜志上?？茖W(xué)家們使用IBM量子計(jì)算機(jī)Eagle來(lái)模擬真實(shí)材料的磁性，處理速度比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快。IBM量子計(jì)算機(jī)之所以能超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，是因?yàn)槠涫褂昧艘环N特殊的誤差緩解過(guò)程來(lái)補(bǔ)償噪聲帶來(lái)的影響。而噪聲正是量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)基本弱點(diǎn)。

基于硅芯片的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)依賴(lài)于“比特（bit）”進(jìn)行運(yùn)算，但其只能取0或1這兩個(gè)值。

相比之下，量子計(jì)算機(jī)使用的量子比特可以同時(shí)呈現(xiàn)多種狀態(tài)。量子比特依賴(lài)于量子疊加和量子糾纏等量子現(xiàn)象。理論上這使得量子比特的計(jì)算速度更快，而且可以真正實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。相比之下，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基于比特的計(jì)算速度很慢，而且需要按順序依次進(jìn)行。

但從歷史上看，量子計(jì)算機(jī)有一個(gè)致命的弱點(diǎn)：量子比特的量子態(tài)非常脆弱，來(lái)自外部環(huán)境的微小破壞也會(huì)永遠(yuǎn)擾亂它們的狀態(tài)，從而干擾所攜帶的信息。這使得量子計(jì)算機(jī)非常容易出錯(cuò)或“出現(xiàn)噪聲”。

在這一新的原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，127量子比特的Eagle超級(jí)計(jì)算機(jī)用建立在超導(dǎo)電路上的量子比特計(jì)算了二維固體的完整磁性狀態(tài)。然后，研究人員仔細(xì)測(cè)量每個(gè)量子比特所產(chǎn)生的噪聲。事實(shí)證明，諸如超級(jí)計(jì)算材料中的缺陷等因素可以可靠預(yù)測(cè)每個(gè)量子比特所產(chǎn)生的噪聲。據(jù)報(bào)道，研究小組隨后利用這些預(yù)測(cè)值來(lái)模擬生成沒(méi)有噪音的結(jié)果。

量子霸權(quán)的說(shuō)法之前就出現(xiàn)過(guò)。2019年，谷歌的科學(xué)家們聲稱(chēng)，公司開(kāi)發(fā)的量子計(jì)算機(jī)Sycamore在200秒內(nèi)解決了一個(gè)普通計(jì)算機(jī)需要1萬(wàn)年才能破解的問(wèn)題。但谷歌量子計(jì)算機(jī)所解決的問(wèn)題本質(zhì)上就是生成一長(zhǎng)串隨機(jī)數(shù)，然后檢查它們的準(zhǔn)確性，并沒(méi)有什么實(shí)際用途。

相比之下，用IBM量子計(jì)算機(jī)完成的新實(shí)驗(yàn)是一個(gè)高度簡(jiǎn)化但有真實(shí)應(yīng)用價(jià)值的物理問(wèn)題。

2019年谷歌量子霸權(quán)研究成果參與者之一、加州大學(xué)圣巴巴拉分校物理學(xué)家約翰·馬丁尼斯(John Martinis)表示，“這能讓人們樂(lè)觀認(rèn)為，它將在其他系統(tǒng)和更復(fù)雜的算法中發(fā)揮作用。