量子领域军备竞赛升级，谷歌、IBM亮最新武器，“量子霸权”有望被打破？

摘要：相较于量子计算机的研究与发展，基于超级计算机的量子计算将占据极大优势。

近年来，由于硬件工艺技术的发展出现瓶颈，传统计算机的计算能力无法像以前一样飞速增长，而量子计算机的出现恰好弥补了这样的问题。在众多投入到量子计算机研发的公司中，Google和IBM是有名的竞争对手。

巧合的是，24日，Google和IBM都向公众宣布了他们在量子研究的最新进展：

Google公布了一款开源软件Open Fermion，据了解，该开源软件是基于现已公开的量子计算机平台来运行的，其中包含的源代码可以直接使用，它旨在帮助科学家和研究人员更方便和快速地进行研究。

而与此同时，IBM则宣布他们在一台经典的超级计算机中成功模拟了56量子比特的量子计算机，且仅用了4.5兆兆字节。值得注意的是，IBM是在传统计算机上实现了超越现有量子计算机水平的量子计算，这个过程又叫量子模拟。

很明显这是科技巨头之间又一次互搏，但是从量子计算机产业发展上来看，Google是在为量子计算机的发展铺路，而IBM公布的研究成果却更像是一块“绊脚石”。

那么在当下，量子计算和量子计算机谁会先夺得商用的先机呢？

量子计算VS量子计算机：一字之差，天壤之别

量子即基本单位，光的基本单位是光子、引力波的基本单位是引力子，据科学家的最新研究进展，所有的物质都是由基本物质单位组成，故而量子这一概念实现了世界的大一统，基于此研发的计算机，不言而喻，将是计算机发展的最终归宿。

正如上述提到的，Google旨在推动量子计算机的布局与发展，而IBM却将目光转移到了量子计算上。

目前，量子计算（又称量子模拟）是遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，对照于传统的通用计算机，其理论模型是通用图灵机。

而量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。

简单的说，目前，量子模拟是基于传统计算机上的新型计算模式，是一种软件开发；而量子计算机却是一种具有全新架构的计算机，是完完全全的硬件架构。

国外争相布局商用，国内专注学术研究

据悉，在量子领域有着持续的研究和发展的巨头公司主要是IBM、Google、Intel和微软；国内的话，中科院和阿里巴巴旗下的量子计算机实验室都一直关注量子领域的研究。

而早在2015年，国际巨头公司之间就已经开始了这场激烈的量子计算商用化竞赛，但是Intel专注硅量子点技术，微软则选择拓扑量子计算，两者都比较冷门，主要的竞争就只在Google和IBM之间。

值得一提的是，由马里兰大学物理学家 Chris Monroe，杜克大学电气工程师 Jungsang Kim以及原本供职于美国情报部门 IARPA（“高级研究计划署”）的 David Moehring一致认为：量子计算的黄金时代即将到来。为此，他们联合创办了量子计算机的初创企业ionQ ，这也是该领域首家初创公司。

而在国内，是在今年的5月3日，中科院宣布了关于量子计算机的最新进展，他们建造了世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机，自主研发10比特超导量子线路样品，通过发展全局纠缠操作，成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。

综合来看，国内外形势火热，棋局已部，但参与者还是很少。而且对于量子计算机商用化有着极大的热情仍然是几大国际科技巨头，国内尚处于观望状态。

IBM与Google之争中，“量子霸权”正在被打破

在今年4月23号，Google表明，要在年底打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机，实现对49个量子比特的操控，以拿下“量子霸权”。而10月24日，IBM在超级计算机上模拟出了56个量子比特的量子计算水平，这无疑是对Google的一次有力的回应。

此处，“量子霸权”是美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔发明的词，它用来表达物理学家为量子计算机设定的一个初步的标准：目前顶级的超级计算机能够完成5到20个量子比特的量子计算机所做的事情，但超过49个左右量子比特后，量子计算机的能力将让超级计算机（传统计算机）望尘莫及。

换言之，经物理学家和数学家的分析研究，只有当量子计算机达到49个量子比特，跨越了这一分水岭，才能被称之为真正的“量子计算机”。

所以说现在所出现的量子计算机，其实还只是很初级的阶段，并没有达到传统超级计算机的水平，但是达到量子霸权的水平之后，量子计算机就有可能成为传统计算机的替代者了。

而IBM最新获得的研究成果打破了“量子霸权”，在传统计算机上实现了56个量子比特的量子计算，这也就意味着，只要现有的计算机硬件可以达到超级计算机的性能，那么传统计算机就可以模拟出远超现有量子计算机硬件架构所能达到的性能，即量子计算不再是量子设备的专利，在传统计算机上一样可以实现高速的量子计算。

对于此项研究成果，南加州大学Itay Hen评论道：“IBM的这项研究成果打破了量子计算机49个量子比特的极限，这对拥有量子设备的人来说，他们失去了绝对的量子优势。”

IBM用此举告诉我们，现有的量子计算机还不是真正意义上的量子计算机，而量子模拟率先发展到了很高的水平。

所以可以大胆猜测，伴随着新材料和更高一步的计算机硬件水平，量子模拟将会首先实现商用。

大数据处理需求将推动量子计算商用

伴随着我们对大数据处理需求愈来愈强烈，采用量子的计算方式将会让大量数据处理过程更加高效。IBM在此方面有着远见卓识，2016年，IBM就向公众开放了一款基于云的量子计算平台——“Quantum Experience”，用户登录后能使用一台5量子比特的量子计算机进行算法或实验模拟；2017年3月，该公司又宣布计划建立业界首个商用通用量子计算平台IBM Q。

现如今，在现有计算机上架构量子计算软件平台，以用于云端数据处理，亦不失为一条好的商用之路。

从量子计算机的长远发展来看，现有的量子计算相关软件开发和量子计算机的硬件研发成果都是计算机发展之路必经的过程，在不同的发展阶段，技术需要及时的落地以带来效益，而量子模拟的商用之路确实已经近在眼前。

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