文 / 新浪科技 苗鐘毓
在 3 月 5 日召開的美國物理學會會議上，谷歌再次向 " 量子霸權 " 發起沖刺，推出瞭擁有 72 量子比特的新量子處理器 Bristlecone。而在此前，IBM 和英特爾公司也分別宣稱他們建造瞭具有 50 和 49 量子比特位的量子計算機。
量子計算領域的競爭愈演愈烈，越來越多的國傢與企業正在卷入這場對 " 量子霸權 " 的爭奪戰中。
公眾對於量子計算同樣抱有極大的熱情，" 量子霸權 " 這個充滿冷戰氣息的名稱功不可沒。
" 量子霸權 " 的概念最早由美國加州理工學院物理學傢約翰 · 普瑞斯基爾提出，意指當量子計算機的量子比特數超過 49 個量子比特後，量子計算機的計算能力就可以遠遠超過目前已有的所有超級計算機。
約翰 · 普瑞斯基爾
約翰 · 普瑞斯基爾是量子信息理論與量子計算領域的權威。早在 2000 年，普瑞斯基爾就主持設立瞭加州理工學院的量子信息與物質研究所。值得一提的是，普瑞斯基爾曾經兩度與霍金打賭，並且都贏得瞭賭局。
SHAME ON YOU，SHELDON！
公眾對於量子計算熱情的另一個催化劑則是媒體與科幻作品對量子計算機 " 神奇能力 " 的追逐與吹捧，破解世界上所有的密碼、仿真一整個世界這些充滿想象力、亦真亦幻的用途都讓人目眩神迷。
因此，我們今天就來看一下，這些 " 金屬色 " 的狂想有哪些可以實現吧。
破解所有密碼，毀滅世界吧！
蔻蔻 · 海克梅迪亞
在此前大熱的動漫《軍火女王》中，由伊藤靜配音的蔻蔻 · 海克梅迪亞是日本動漫中一類並不常見的主角，她是善與惡的復雜混合體，很難說清楚她更偏向於哪一側。本質上，蔻蔻是一個理想化瞭的恐怖分子。
童年的經歷使蔻蔻對戰爭深惡痛絕，但她的出身又決定瞭她必須以販售軍火為生。為瞭消滅戰爭，蔻蔻暗中策劃瞭一個名為 " 世界蛇 " 的計劃。她打算利用搭載量子計算機的衛星破解全世界的通信，並控制全世界的航運，使世界重新陷入割裂與封閉。蔻蔻堅信這是消滅戰爭的唯一方法，為此即便犧牲數以十萬計的生命——計劃執行時，在民用航空器上的乘客數約為 10 萬人——也在所不惜。
蔻蔻的計劃並非不可行。科學傢們普遍承認，量子計算機在破解密碼方面有著傳統計算機不可比擬的優勢。但是，這個故事的前提在於蔻蔻是世界上唯一擁有量子計算機的人，她的 " 霸權 " 是絕對的。
就目前來看，量子計算領域的競爭是公開而激烈的。蔻蔻和天田南（負責研發量子計算機的科學傢）想憑一己之力超越谷歌、IBM 等 " 競爭對手 " 率先達成量子霸權並不容易。
此外，面對量子計算機，通信專傢與密碼學傢們並沒有坐以待斃。
2016 年 8 月 16 日，潘建偉院士研發的墨子號量子科學衛星在酒泉發射升空。墨子號就采用瞭量子加密的技術，這是目前為止 " 最接近無法破解的通訊技術 "，即便量子計算機也無能為力。
" 墨子號 " 量子通訊衛星發射
業界普遍認為，量子加密技術的難度低於量子計算機。因此在量子計算機稱霸世界之前，量子加密技術的普及速度無疑更快。
除瞭量子加密，現代密碼學的成就同樣不可小覷，密碼學界已經開始研究抗量子攻擊的加密系統。破解難度的大幅提升，將讓量子計算機也望而卻步。
仿真一個宇宙，預知未來
劉慈欣在自己的小說《鏡子》中，開瞭這樣一個腦洞：如果計算機的計算能力足夠強，是不是就可以模擬整個宇宙的運行？人類是不是就可以知曉從大爆炸到無垠未來的全部？
" 隨著物理學的進步，隨著弦論之類的超級理論的出現，物理學傢們漸漸搞清瞭那個奇點的結構，並且給出瞭它的數學模型，與這之前量子力學的模型不同，如果奇點爆炸前的基本參數確定，所生成的宇宙中的一切也就都確定瞭，一條永不中斷的因果鏈貫穿瞭宇宙中的一切過程…… "
這是個有趣的想法，但無疑是不現實的。即便不去考慮預知未來之後的矛盾，仿真這樣一個龐大的系統，任何擾動都足以讓整個系統的走向發生偏差。因此，它預言很可能是不靠譜的。
而量子計算機所面臨的最為重要的一個問題就是錯誤率——受自身特性的限制，量子計算機通常需要在極為嚴苛的條件下運行，任何噪聲都可能導致錯誤。
傳統超級計算機在模擬微觀結構時力不從心 圖片來源：知識分子
盡管不能仿真整個宇宙，但量子計算機卻可以在模擬分子結構等領域大展身手。
去年 9 月，《自然》雜志刊登瞭 IBM 在量子化學領域取得的突破，IBM 在自傢的量子計算機上實現瞭一種新的量子算法，這種算法可以模擬真實分子，能夠高效精確地計算出小分子電子的最低能態。
相比於傳統計算機，量子計算機可以用很少的計算資源完美地模擬出體系狀態。
制造虛擬世界，讓人類意識寄宿其中
在最新的 Fate 系列動畫《Fate/EXTRA Last Encore》中，" 魔力 " 被算力取代，聖杯變成瞭名為 "Mooncell Automaton" 的超級計算機。
《Fate/EXTRA Last Encore》
按照設定，Mooncell Automaton 是一塊直徑達到三千公裡的光子結晶，月球大小的超級電腦，記憶瞭所有過去，預測瞭所有未來，演算規模能匹敵一個太陽系的萬能計算機。這臺萬能的計算機制造瞭一個虛擬的空間，讓人類能夠以 " 靈魂 " 的形態寄宿其中，為瞭唯一的 " 許願機會 "，彼此廝殺。
《黑客帝國》
Mooncell Automaton 與虛擬世界的設計很難不讓人想起《黑客帝國》，這部經典的科幻電影中同樣有一部名為 " 矩陣 " 的超級計算機。
這些幾近萬能的機器往往讓人難以評價，它們是上帝在數字世界的小馬甲，對它們進行任何可行性上的質疑都是不識趣的。
但我相信的是，在這些作品中，這些機器的存在不是為瞭給人類提供一個無限的遊藝場或者面對末世的避難所，而是為瞭激發人類探索未知的欲望，以及考驗人類是否具有直面現實的勇氣。
