摘自《環球科學》

目前，絕大多數計算機都是處理由0、1組成的巨大陣列。這個二進位制數字經常被稱為位元。隨著時代進步，物理學家和工程師們能夠使用越來越小的器件來構建功能性位元。真空管和電磁繼電器逐漸被現代化的積體電路所代替。一個可以輕易植入手機或者手錶的小型晶片上聚集著數十億個電晶體。而且電晶體的尺寸仍然在繼續變小。

然而，當微型化漸進原子大小的時候——其實現在的電晶體不比原子大很多——我們便置身於一個嶄新的世界：量子力學奇境。位元的量子版，即量子位元，可以是0和1的任意組合（疊加）。相較於有位元構成的經典計算機，由量子位元構成的量子計算機的功能可能更加強大，但也更加複雜和脆弱。

量子計算機已成為當今科學技術的前沿。量子位元的製造融合了低溫科學、超導和新型光電電路，是一項開創性的傑出樹成就。但它們其實比基於現代電晶體的經典位元更大，而非更小。我們目前能夠製造的量子計算機還沒有實際用途。事實上，針對它們的研究主要還是著眼於未來。

在這條發展道路上，“量子霸權”標誌著一個里程碑：量子計算機能夠完成一項複雜的計算，而這樣的計算通常是經典計算機無法計算機短時間內完成。谷歌的研究人員們最近在《自然》雜誌上發表了一篇讓人印象深刻的論文，宣稱用一臺名為Sycamore的處理器實現了量子霸權。讓人驚訝的是，他們這臺量子計算機只由幾十個低質量（或噪聲較大）的量子位元構成，可它的效能卻能夠比肩有數百上千億高質量位元所構成的最先進的經典計算機。

儘管如此，我們最好謹慎、全面地看待它。首先，Sycamore實現的只是非常特殊的計算。即是對一名物理學家來說，該計算聽起來都很複雜，並沒有明顯的使用價值。而且，IBM的研究人員很快注意到，利用更好的演算法的經典計算機也能在不太長的時間內完成。

而更加讓人深思的則是量子霸權的意義。其實解決重要的定量問題時，我們不用量子位元也可以比任何經典計算機都快。隨便一個碳原子，僅透過的行為，便能“計算”出一個非常重要的實際的答案——即碳會如何運動和變化？比如，透過檢測氣體碳在受熱或鐳射輻射後的發射光譜，我們就可以“計算”出碳原子是如何輻射光子以及與光進行相互作用的。相比於任何超級計算機求解相關方程的速度，碳原子給出答案的速度顯然快得多。而且這個方案很容易擴充套件：只要多用幾個碳原子，你就可以解決化學中的一些重要問題。

毫無疑問，從長遠來看，利用物質量子特性的計算機將大大的增強我們解決有用問題的能力。但我們距離這個目標還很遙遠，甚至都不能確保一定成功。在可預見的將來，我們頂多只能在精心選擇的應用中擁有“量子優勢”，而並非在廣泛的領域擁有“量子霸權”。