▲谷歌的Sycamore芯片为量子计算机提供动力。

谷歌研究人员在一篇关于这项工作的博文中说：“我们的机器在200秒内完成了计算任务，世界上最快的超级计算机需要10000年才能产生类似的输出。”

▲谷歌量子计算机，没有冷藏外壳，从上到下，每层都冷却到极低的温度。量子计算芯片所在的底层，只比绝对零度高出一个零头。

在9月份以过早的发表论文，成为人们关注的焦点，它提供了量子计算机可能从研究实验室中脱颖而出，走向主流计算的证据。他们可以做一些重要的工作，比如创造新材料，在分子水平上设计新药，优化财政投资，加快生产工序。量子计算的成就是随着经典计算机的发展而来的，用通用处理器的速度来衡量，用摩尔定律来描绘，量子计算在断断续续中发展。

▲谷歌的梧桐处理器拥有数十条连接外部世界的微型通信线路。该芯片有54个量子位，是量子计算机中存储和处理数据的基本单元。

谷歌的人造卫星时刻

谷歌不得不维护它的测试速度，研究人员之一哈特穆特内文（hartmut neven）驳斥了有关测试结果只是一个微弱胜利的批评。

“人造卫星也没做什么。它绕着地球转。但这是太空时代的开始，”内文在记者招待会上说。他在位于加州圣巴巴拉的谷歌量子计算实验室发表了上述讲话，该实验室位于一个真正的太空竞赛里程碑——阿波罗任务月球车的开发现场。

但这并不是经典计算机的终结，至少在当今量子计算专家看来是这样。量子计算机是挑剔的，必须运行在一个极其受控的环境中，它们不太可能取代我们今天在经典计算机上所做的大部分工作。

取而代之的是，量子计算机将充当经典机器的加速器，非常有用，是必不可少的。”在某个时候，这将是一个必须拥有的资源，”内文说。

量子计算研究员斯科特·阿伦森，把这一步比作人类首次登月一样的重大意义。谷歌首席执行官皮查伊（Sundar Pichai）周三在推特上称这是一个“重大突破”，不过，这篇量子霸权的论文有77位作者，足以说明这项工作的艰巨性。

▲这是由谷歌54位梧桐处理器驱动的量子计算机，该处理器运行了谷歌用来展示量子优势的实验。大圆筒是用来让计算机保持极冷的环境，这样外部能量就不会干扰超敏感量子位。

一个庞大的行业致力于改进经典计算机，谷歌、英特尔、微软、霍尼韦尔、里盖蒂计算和IBM等公司的少数昂贵实验室也在研究通用量子计算机。它们是很挑剔的设备，在绝对零度以上微小的环境中运行，以最大限度地降低它们受到干扰的可能性。别指望在你的桌子上能找到一台量子计算机。

文章说，谷歌的速度测试在人工智能、材料科学和随机数生成等计算工作中都有应用。

量子计算机项目负责人dave bacon说，谷歌的量子计算研究人员已经在和谷歌安全团队成员讨论如何利用随机数技术生成加密密钥。

▲谷歌量子计算机的控制线延伸出来的位置。同轴电缆非常昂贵，每两英尺的线段造价约1000美元。

谷歌表示，谷歌的首批客户——美国能源部，汽车制造商戴姆勒（Daimler）和大众汽车（Volkswagen）——将能在2020年使用这台机器。与IBM的Quantum Computing一样，它将提供在互联网上的云计算服务。

然而，2012年提出“量子霸权”一词的物理学家吉姆·普雷斯基尔（jim preskill）却对这一想法泼了冷水。普雷斯基尔10月在该论文过早发布后说，谷歌选择的测试有助于显示量子计算的速度，但“除此之外，这并不是一个很有实际意义的问题”。

▲谷歌的量子计算机极其复杂。这里的每条线都传输用于控制计算，从处理数据的量子位读取数据的电磁信号。

量子计算机与经典计算机

从1945年的eniac到2019年的苹果iphone 11，迄今为止几乎所有的数字设备都是经典的电脑。他们的电子设备依靠逻辑电路来完成两个数字的相加和存储结果的存储单元。

量子计算机是完全不同的，它依赖于控制像原子这样的超小物体的物理弯曲法则。

在经典计算机存储和处理数据作为单个比特的情况下，每个1或0个量子计算机使用一个不同的单元，称为量子位。通过一种称为叠加的现象，每个量子位可以同时存储1和0的不同状态的组合。这是很奇怪的现象。

不仅如此，多个量子位还可以通过另一种称为纠缠的量子现象结合在一起。这使得量子计算机可以同时探索一个问题的大量可能的解决方案。

▲谷歌的量子计算机使用216个同轴电缆与量子位通信。根据正在进行的研究，有些可能会被拔掉。

指数加速

原则上，量子计算机的性能呈指数级增长：再增加一个量子位，你就可以一下子将你可以研究的解决方案数量翻一番。因此，量子计算工程师正在努力增加他们机器中的量子数。

谷歌的研究人员在他们的论文中说：“我们预计量子的计算能力将继续以双指数的速度增长。”这甚至比摩尔定律为经典计算机芯片绘制的单指数改进图还要快。

谷歌的机器有54个量子位，其中一个不能正常工作，只有53个可用。这恰好与IBM最强大的量子计算机中的数字相符。

但数量并不是一切。不可避免的不稳定性会导致量子位丢失数据。为了解决这个问题，研究人员也在研究误差修正技术，让计算避开这些问题。

▲谷歌量子计算机的顶部有通讯链路和设备，可以将液氦冷却剂泵入机器。

IBM挑战谷歌的量子结果

IBM是量子计算的主要研究者，但他在周一的一篇博客文章中质疑谷歌过早发布的结果。

IBM研究人员写道：“我们认为，对同一任务的理想模拟可以在2.5天内在一个经典系统上完成，而且逼真度要高得多。”他们在自己的研究上提出了不同的算法和不同的经典计算机设计。

谷歌表示，欢迎量子计算机模拟技术的改进，但称其总体结果“即使是世界上速度最快的超级计算机也难以企及，未来还会有更多的双指数增长。”我们已经脱离了传统的计算机，走上了完全不同的轨道。”

如果你愿意，你可以自己试试。谷歌发布了其量子计算机的原始输出，以鼓励其他人看看他们是否能在模拟量子计算机方面做得更好。”谷歌的研究人员说：“我们预计，最终将实现比这里报道的更低的模拟成本，但我们也预计，大型量子处理器的硬件改进将超过这些成本。”

英特尔没有对谷歌的业绩发表意见，但确实表示量子优势是“一个战略基准”。

英特尔实验室量子计算机主管吉姆·克拉克（Jim Clarke）在一份声明中说：“我们致力于将量子从实验室推向商业化。”

▲谷歌在量子计算机计算结束时，使用特殊的硬件读取量子位元的状态。

还没有加密通讯？

一种量子计算能力，用一种叫做shor算法的思想从数学上证明，正在破解当今的一些加密技术。

然而，这将需要更大的量子计算机和新的技术突破来处理纠错。

研究人员在他们的论文中说：“实现量子计算的全部成果（例如使用shor的因子分解算法）仍然需要技术上的飞跃。”

同时，美国政府和其他国家正在研究“后量子”密码方法，以抵御量子计算的破解能力。

因此，至少目前来看，量子计算虽然截然不同，但并没有摧毁科技产业。