2018年都要過完了，量子霸權還是沒有實現
圖片來源：視覺中國
文｜腦極體
大概很多人都有這樣一個習慣：每到年末回想往事的時候，開啟年初自己寫下的計劃，會突然老臉一紅。沉默一會兒之後，我們默默撕碎它，開始寫明年的計劃——預備一年之後再撕。
這是人之常情，往往也是新技術的常態。
在我們年底瘋狂預測明年一定要有什麼技術突破的時候，往往不會想到這話第二年其實還能說一遍。
比如說，量子計算領域有個特別著名的概念，叫做“量子霸權”。這個概念很好理解，就是說有一天量子計算將可以超越人類所有超級計算機，繼而證明計算的未來將完全由量子計算來把控。
由於這個概念有清晰的參照系可供對比，所以理論上“量子霸權”將會在特定的某一天宣佈實現。毫無疑問，這將是人類計算史上屈指可數的里程碑式成就。
如果我們去搜索引擎上搜“量子霸權”，然後把時間範圍定在一年前的今天。會發現中外很多量子計算從業者，包括這個領域的頂級科學家，都言之鑿鑿預測了一件事：量子霸權將在2018年實現。
諸位看官，這個年頭媒體不光要手快，更重要的是有好的記憶力。鑑於2018不剩多少存量，我們今天應該可以認為：量子霸權在今年並沒有到來，科學家們的預測似乎不大靠譜。
當然了，嘲諷不是重點，我們希望回顧的是這次錯判背後的邏輯。究竟還要經歷多少鬥獸場中的腥風血雨，量子霸權的桂冠才能被摘下？
每次想要開香檳的時候，都有人說再等等
其實2018年，量子計算的各路玩家並沒有閒著，上半年甚至有點瘋狂輸出的意思。
在2017年年底，IBM 公佈訊息稱，已經研發出了“支援50 個量子位元的計算機”。這件事在當時引燃了新一輪量子霸權競速賽，也是在IBM的訊息公佈後，很多業內人士都樂觀估計，支援更多量子位元的計算機將相繼誕生，繼而判斷量子霸權將在一年內實現。
幾個月之後，IBM的老對手英特爾宣佈量產了 49 量子位元的計算晶片。似乎強調在工程化與實用性上自己更勝一籌。人們對於量子霸權的期待也更加濃厚。
而縱觀2018，距離量子霸權成就最近的，還是行業內的頭號玩家谷歌。似乎秉承著“絕不讓英特爾和汪峰搶到頭條”的戰略，谷歌在3月份馬上公佈了名為Bristlecone的晶片，並宣稱這款晶片可以支援72個量子位元的計算。谷歌相關團隊負責人John Martinis在當時提出，Bristlecone已經可以支援超越所有經典計算的量子計算，並認為年內就會實現“量子霸權”。
劇情發展到這，似乎量子霸權已經唾手可得。稍微提及一下，一般意義上認為，能夠實現量子霸權必須滿足兩個條件：實現80至100量子位元數的量子計算，並且錯誤率小於1%。當然不同的理論驗證和數學模擬，會讓這個條件有各種版本上的出入。
不管怎麼說，在矽谷還沒開春的時候，量子霸權的春天已經到了，一場屬於量子的皇圖霸業似乎就要在今年展開旌旗。
然而並沒有。
每當有人要開量子霸權這瓶香檳的時候，總會有人跳出來表示，哥們兒咱再等等吧。
年度打臉的主角是阿里。5月，眾多科技媒體報道了，阿里達摩院量子實驗室參考了谷歌發表的量子晶片計劃，對其運作模式做了模擬。結果證實谷歌的量子晶片可能還遠遠達不到超級計算機的水平，所謂量子霸權近在眼前似乎有點過於樂觀了。
這個模擬結論得到了學術界的廣泛認可，同時也被視為中美在量子計算領域的又一次隔空交鋒。
需要注意的是，谷歌釋出的Bristlecone晶片，既沒有推出量產實物，也沒有釋出經過同行評議的論文和測試結果，只有對其架構的一篇解釋。所以這晶片到底是什麼情況，除了谷歌自己也沒人清楚。
谷歌確實把開香檳的日子推遲了，但也不是就此做罷。上個月的新訊息稱，谷歌開啟了一項與NASA的量子計算合作，將利用NASA的超級計算機Pleiades，通過谷歌雲來驗證Bristlecone的計算能力到底達到了什麼水準。
這個計劃又被很多媒體稱為“向量子霸權的最後衝刺”。不管結論如何，我們都可以知道兩件事：
- 谷歌確實是世界上距離量子霸權最近的一家公司；
- 量子霸權今年沒戲了。
看似已經在成功邊緣瘋狂試探的量子霸權，怎麼就這麼困難呢？
最後一公里遍佈荊棘：“量子霸權”到底什麼情況？
看起來通往量子霸權之路，已經來到了最後的boss戰。似乎只要谷歌、IBM這樣的大佬在瘋狂輸出兩把就通關了。
然而實際情況中，量子計算的這最後一公里，很可能比釋出會PPT上描述的要遠的多。
我們採訪過一些量子計算領域的科學家，基本可以得出這樣一個結論，今天科技公司聚焦在量子位元數上的“軍備競賽”，大部分都不提一個關鍵問題：如何克服量子噪音。
在量子計算當中，實現量子位元數增加固然重要，然而更重要的是要對量子糾纏實現足夠長時間的穩定控制，也就是量子系統的相干控制能力。
量子態是極其不穩定的，任何干擾都會造成巨大的噪音，即使在絕對零度的低溫下，量子糾纏還是會產生大量噪音干擾，導致計算結果出現巨大偏差。
因此所有拋開控制力和糾錯能力，僅以量子特別數談“量子霸權”，基本是一種商業尬吹式耍流氓。
回過頭來看，三大計算巨頭的量子霸權追趕遊戲，都只能“宣佈我做了什麼”，卻不能“證明我做了什麼”。沒有可開源測試的實物、沒有經過同行評議的論文、沒有詳實的多條件實驗資料——甚至往往沒什麼資料，只有概念解釋和一篇通告而已。換言之，2018我們經歷的量子計算大動作，市場層面的意義或許遠大於科學層面的。
拋開量子位元數的瘋狂攀升，我們會發現量子霸權距離被實際證明，很可能還有非常遠的路要走。而且即使證明了量子霸權存在，那一天距離量子計算真正投入到某個特定場景應用還是有很遠的路要走。
今天量子計算必須在超低溫下才能保證較低的錯誤率，這導致了應用成本和場景受到了巨大的限制。而且連貫率和使用時間，也都是目前難以攻破的應用障礙。
我們依舊可以堅定地相信，量子計算是一場巨集大，甚至可以說唯一的未來。如果我們把遠景和近景融合在一起，或許也就能夠理解為什麼量子霸權一直都處在“瘋狂試探”的狀態裡。
大勢與小情：“空城計”為何不得不唱
我們可以嘗試站在一家巨型上市公司專案發言人的角度，想想為什麼總是要在量子計算這件事上表現地“特別樂觀”。
首先，在數學和演算法層面，今天已經有足夠證據證明“量子優勢”是確實存在的。所以從技術上這條路必須走下去。
某個時間點上，隨便一臺量子計算機，都會快過“太湖之光”一千多倍，這當然是任何科技勢力都輸不起的未來。誰先搶到未來船票也就自然變成了一場競爭。這一年中，各個國家、各科技巨頭，以及資本勢力，都開始密集押寶量子計算。
去年年底，美國國會進行了“確保美國在量子技術世界領先地位”的聽證會。隨之今年歐盟、英國、加拿大、日本都開始大手筆投入量子計算研究，這場競賽中國當然也沒有缺席。
同時，量子計算創業公司這個新鮮玩意開始攜帶著大筆資金進場，它們的出現證明了資本開始對這一領域產生了直觀期待。
全面火熱的情況下，科技巨頭的境遇問題也就被襯托了出來：它們確實最有優勢，也在做實事；然而相比於大部分還在概念中醞釀的學術界和創業公司計劃，巨頭的量子計算專案已經來到了深水區，面臨的問題也最複雜。
一方面必須瘋狂甩錢，一方面又必須要向社會和股市交代一些什麼，將每次取得的成績進行一些可忍受範圍內的誇大，也就順理成章變成了行業慣例。
要知道，能做量子計算的數來數去一共就那麼幾家，任何一家略微“虛張聲勢”一下，其他對手就近乎必須證明自己並沒有落後。
於是我們看到了這樣一幅畫面：左手是行業人士的樂觀估計，右手是現實世界的無數問題，中間是站在鬥獸場裡，不知何時能殺出重圍的量子霸權。
無論如何，這項事關人類未來的技術，在這一年中並非沒有進展。而且中國的量子計算事業正在以肉眼可見的速度奔跑。潘建偉院士的團隊在今年繼續為我們帶來驚喜，阿里釋出了量子計算模擬器“太章”，華為、百度、騰訊分別亮出了自己的量子規劃與團隊。前不久美國對中國的“新技術禁令”中，量子計算相關技術和AI演算法並列第一，足見我們的量子計算已經來到了某個不可小覷的新階段。