IBM計算機最近完成的一項“基準”實驗表明，兩年內量子計算機在回答實際問題方面或許能超越傳統計算機。這次實驗暗示，量子計算機超越傳統計算機的量子霸權可能很快就會出現。“這些機器即將到來，”總部位於赫爾辛基的量子計算初創公司Algorithmiq首席執行官薩布麗娜·馬尼斯卡爾科（Sabrina Maniscalco）在接受采訪時表示。

這項新研究的成果發表在上週的《自然》雜誌上。科學家們使用IBM量子計算機Eagle來模擬真實材料的磁性，處理速度比傳統計算機更快。IBM量子計算機之所以能超越傳統計算機，是因為其使用了一種特殊的誤差緩解過程來補償噪聲帶來的影響。而噪聲正是量子計算機的一個基本弱點。

基於矽芯片的傳統計算機依賴於“比特（bit）”進行運算，但其只能取0或1這兩個值。

相比之下，量子計算機使用的量子比特可以同時呈現多種狀態。量子比特依賴於量子疊加和量子糾纏等量子現象。理論上這使得量子比特的計算速度更快，而且可以真正實現並行計算。相比之下，傳統計算機基於比特的計算速度很慢，而且需要按順序依次進行。

但從歷史上看，量子計算機有一個致命的弱點：量子比特的量子態非常脆弱，來自外部環境的微小破壞也會永遠擾亂它們的狀態，從而乾擾所攜帶的信息。這使得量子計算機非常容易出錯或“出現噪聲”。

在這一新的原理驗證實驗中，127量子比特的Eagle超級計算機用建立在超導電路上的量子比特計算了二維固體的完整磁性狀態。然後，研究人員仔細測量每個量子比特所產生的噪聲。事實證明，諸如超級計算材料中的缺陷等因素可以可靠預測每個量子比特所產生的噪聲。據報導，研究小組隨後利用這些預測值來模擬生成沒有噪音的結果。

量子霸權的說法之前就出現過。2019年，谷歌的科學家們聲稱，公司開發的量子計算機Sycamore在200秒內解決了一個普通計算機需要1萬年才能破解的問題。但谷歌量子計算機所解決的問題本質上就是生成一長串隨機數，然後檢查它們的準確性，並沒有什麼實際用途。

相比之下，用IBM量子計算機完成的新實驗是一個高度簡化但有真實應用價值的物理問題。

2019年谷歌量子霸權研究成果參與者之一、加州大學聖巴巴拉分校物理學家約翰·馬丁尼斯(John Martinis)表示，“這能讓人們樂觀認為，它將在其他系統和更複雜的算法中發揮作用。”（辰辰）