英國《自然》雜志23日發(fā)表的一篇論文中，谷歌公司演示了量子霸權(quán)——一臺可編程量子計算機超越了最快的經(jīng)典超級計算機。該量子系統(tǒng)只用了約200秒就完成了經(jīng)典計算機大約需要1萬年才能完成的任務(wù)。評論文章稱這一成就為量子計算的重大里程碑事件。

量子計算的一個目標(biāo)是以指數(shù)級倍數(shù)超過傳統(tǒng)經(jīng)典計算機的速度執(zhí)行特定計算任務(wù)。實現(xiàn)這一目標(biāo)需要克服許多挑戰(zhàn)，比如在產(chǎn)生較大計算空間的同時保證計算錯誤率低，以及設(shè)計一種經(jīng)典計算機難以處理，但量子計算機可以輕松完成的基準(zhǔn)測試。

美國谷歌AI量子和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的研究團隊，此次描述了實現(xiàn)量子霸權(quán)所取得的技術(shù)進展。他們研制了一臺由54個量子比特組成的處理器，該處理器利用量子疊加和量子糾纏實現(xiàn)的計算空間與經(jīng)典比特所能達到的相比，實現(xiàn)了指數(shù)級的增加。由于有1個量子比特?zé)o法有效工作，處理器實際只用了53個量子比特。

研究團隊開發(fā)的糾錯流程可以保證較高的運算保真度(高達99.99%)。為了測試該系統(tǒng)，團隊設(shè)計了一項對量子電路產(chǎn)生的隨機數(shù)字進行采樣的任務(wù)。對于經(jīng)典計算機來說，這一任務(wù)的難度會隨量子電路中量子比特數(shù)的增加而增加。最后，量子處理器在200秒左右的時間內(nèi)從量子電路中采集了100萬個樣本，而一臺尖端超級計算機大約需要1萬年的時間才能完成這一任務(wù)。

在同時發(fā)表的“新聞與觀點”文章中，科學(xué)家評論稱，“對世界領(lǐng)先的超級計算機……實現(xiàn)量子霸權(quán)無疑是一項了不起的成就”。但文章也指出，在量子計算機投入實際應(yīng)用前還需開展更多工作，比如實現(xiàn)可持續(xù)的容錯運算。