什麼是量子霸權？我們如何才能實現它？

　　現在，我們在量子計算領域似乎並沒有特別明顯的突破。因此，有懷疑論者仍然認為我們誇大了量子計算的前景，量子霸權只是一個空想。在某種程度上可能確實有些誇大，但這並不意味著它不會發生。

　　量子計算領域的研究需要大量的資金，而且其前期成果與投入相去甚遠。這也是為什麼一些專家認為量子計算機最終會超越傳統計算機是一種不切實際的幻想。顯示告訴我們這些人錯了。但在此之前，我們先來看看這個問題。

　　什麼是量子霸權(Quantum Supremacy)?

　　簡單地說，這是我們未來的計算發展程式中的一個里程碑，實現量子霸權就意味著，量子計算機可以言之鑿鑿地對傳統計算機說：“任何你能做的事，我都能做得更好”。本質上，量子計算機在同一任務中都能夠表現得比經典計算機表現更好。

　　在寬泛一點說，要使量子計算機真正對我們有用，它不能只是一個僅僅可以解決單個問題的系統。它不是這種技術。相反，量子霸權應該意味著我們可以創造一個量子計算機，這個計算機能夠執行無數的演算法，適用於各種不同的應用——而這些都是傳統計算機無法執行的。

　　它離我們有多遠?

　　不幸的是，這個問題沒有人知道答案。當然這並不是說它不會實現——多年前也沒人知道人類什麼時候會破解飛行的奧秘，也沒人知道什麼時候造出大型強子對撞機。這些事情的發生不像暴風雨一樣，對環境的影響直觀又明顯，而是在經過幾十年的研究、投入以後，才慢慢產生深遠的影響。

　　在職業撰稿人科林·厄爾最近發表的一篇文章中，他說:

　　研究人員一直在預測，“下一個十年，我們將會完成這種突破”，可是這種情況已經持續了四十年。儘管投入了數十億美元，但目標日期仍然在不斷後延。

　　筆者認為，雖然真正意義上的量子霸權仍未實現，但量子計算領域的確有很多讓人激動的突破。不過科林也指出了一個非常具體的問題：噪聲。

　　噪聲對傳統計算機來說並不是一個嚴重的問題——它們的電路已足夠強大，能夠承受一些噪聲，並以熱量的形式將其帶走。他繼續寫道：

　　量子態本質上是脆弱的，極易被噪聲破壞。有人試圖用糾錯量子電路來解決這一挑戰，但這些機制也必須與量子位元一樣呈指數級增長。他們不能。因此量子計算機將永遠無法使用。

　　但噪聲真的是無法解決的問題嗎?未必。

　　解決噪聲問題

　　噪聲無疑是量子計算機系統中最大的問題。事實上，筆者認為，如果你是開發這些機器的研究人員，克服這個問題基本上就是你的工作。

　　幸運的是，這種東西並沒有一個時間期限，我們有充分的時間來解決這一問題。最終——許多科學家斷言——我們將實現目標。這不僅僅是推測。以下是量子計算機中噪聲問題的一些潛在解決方案:

　　·時間晶體。沒人懂這個東西，但它可能是一個方案。

　　·玻色—愛因斯坦凝聚態。這個東西凍結了原子雲和鐳射，是一個真實的通量電容器。不開玩笑，這很可能是一個量子糾錯工具。

　　·在量子系統中建立更強的容錯能力的實驗理論。

　　·機器學習和人工智慧的進一步發展。

　　除此之外，還有幾十個正在進行的實驗，也可能是幾百個。只要研究人員致力於解決噪聲問題、溫度問題、規模問題以及任何其他障礙的研究，就有希望。

　　正如谷歌所說的那樣，我們可能今年無法實現量子霸權，但這並不意味著我們在20年、30年或100年後也無法實現。在量子物理學的世界裡，“不可能”的說法站不住腳。