还记得5月3日刷爆朋友圈的关于中国在光子和超导体系的量子计算机研究方面取得的一系列突破性进展的成果发布会的新闻吗？其中重要一条是在超导线路上实现十个量子比特的纠缠和逻辑操作。而且小编相信，中国也正在进行由更多量子比特构成量子计算机的计划！量子计算机一直以来都用于解决某些传统计算机无法完成的特殊计算工作。
如今，谷歌戈拉塔实验室的研究员们厚积薄发，有望最终昭告世人：使用同种类型的量子比特（qubit），有朝一日能够建成大型量子计算机。到今年年末，该团队计划将电路中集成的超导量子比特数进一步提升，构建7×7的量子比特阵列。谷歌的研究员希望借助于这种量子集成电路，执行即使是最强超级计算机也力有不逮的计算，从而展现所谓的“量子霸权”。
然而，物理学家们预计，由仅仅49个超导量子比特（49-qubit）构成的系统，远远不足以解决那些催生了量子计算研究的复杂计算问题，舒尔算法即是其中一个例子。近日马丁尼与同事们在《自然》杂志发表评论称：分解两千位的数字——这个长度在公钥中并不罕见——预计需要由1亿个量子比特构成的系统运算一整天。在谷歌的49量子比特的系统内并不存在特殊的架构，这就意味着要展现量子霸权，马丁尼需要换个计算项目。
为彰显这种芯片相比传统计算机的优越性，谷歌团队将会在量子比特阵列上进行无序演化的运算并输出随机数。传统计算机在小系统内也能模拟出这类输出。例如今年四月份，劳伦斯伯克利国家实验室报道称在29 petaflop级的超级计算机Cori上模拟出了45个量子比特的输出结果。但49个量子比特级的量子计算机无疑将会挑战甚至突破传统超算的极限。这种算法目前还没有明确的应用前景。
不过马丁尼声称采用该算法并非只是展现量子霸权。用于构建49量子比特阵列的量子比特同样可以构建更大的具备纠错能力的“通用”量子系统，采用这类系统的芯片具备解密能力，从而提供有效的数据验证功能。除此之外，马丁尼团队认为该算法在少纠错与无纠错计算系统中的潜力也有待发掘。谷歌近日在9×1量子比特阵列上进行了这一算法的试运行，并在一个2×3阵列上对某些制备技术进行了测试。系统量子比特数目的扩展会分阶段进行。
谷歌在大规模无纠错量子系统领域并非一枝独秀。三月份，IBM公布了一项在未来几年内搭建一套超导量子比特系统的计划，同样约为50个量子比特，并开放云服务。据德克萨斯大学的斯科特·亚伦森教授所言，在D-Wave系统公司开展商用量子计算机业务后，超导量子比特的质量大为提升。该公司总部位于加拿大的本拿比，宣称自家的量子计算机能提供比传统计算机更快的运算速度。但亚伦森认为他们的豪言壮语有待商榷。
而相比之下，谷歌团队的工作显然志在“一目了然，毋庸置疑”地展现量子计算机的霸主地位。在亚伦森教授看来，50个量子比特左右的芯片能有何具体应用尚不明确，能否将系统进一步扩大而无需纠错也暂且未知。话虽如此，他还是断定量子霸权计划会成为人类尝试建造大型通用量子计算机而获得的重要成果，是一项里程碑式的工作。