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美国谷歌最新量子计算机全球第一超中国？宣传有水分

日前，谷歌宣布推出一款72个量子比特的通用量子计算机Bristlecone，超越了之前IBM最新曝光的50个量子比特量子原型机。在量子比特数目上达到全球第一。由于“量子”概念被媒体炒得火热，量子计算机受到了媒体和资本的热捧，国内外诸多企业和科研机构都纷纷宣布自己在量子计算方面取得的成绩。

不过，这里所谓的“通用量子计算机”的称呼，其实是具有较大水分的，国内外科研单位和公司开发的量子计算机都仅仅是功能有限的专用机，而非标准量子计算机。虽然一些国内外频频传来量子计算机研制方面的好成绩，而且谷歌也给Bristlecone冠以“通用量子计算机”的名头，但要制造出性能超越如今经典计算机，具备通用性的标准量子计算机，依旧是任重而道远。

　　国内外研发机构纷纷发布各自取得的成绩

近年来，关于量子计算机的各种新闻不绝于耳，中科大潘建伟院士团队，美国IBM公司、Intel公司先后开发出了量子计算原型机。

在2018年2月，中国科学技术大学郭光灿院士团队创新性地制备了半导体六量子点芯片，在国际上首次实现了半导体体系中的三量子比特逻辑门操控。与此同时，中科院量子信息与量子科技创新研究院与阿里云发布11比特的云接入超导量子计算服务。

不过，半导体量子芯片的路子不被国际主流看好，主要是扩展性方面存在一些短板，郭光灿院士团队扩展系统的难度非常大。相比之下，低温超导系统因其具备非常好的扩展性，被业内广泛看好。之前介绍的IBM、谷歌、英特尔和潘建伟院士团队的方案都是基于低温超导系统的方案。

IBM量子计算原型机

　　现有的量子计算机无法取代经典计算机

也许有人会说，50个量子比特就可以实现量子制霸，英特尔和IBM都已经达到量子制霸的门槛了，而谷歌都已经做到72个量子比特了，那么，为何说现有的量子计算机无法取代经典计算机？

原因就在于全球没有任何一家机构能实现一位逻辑比特的编码，这是什么意思呢？

量子比特分为物理比特和逻辑比特。由于噪声的客观存在，以及物理比特的稳定性存在一定瑕疵，因而只能通过对数个物理比特做冗余处理，最后生成了一个逻辑比特。一般来说，噪声越小的系统就可以使用越少的物理比特编码一个逻辑比特。相对于物理比特，逻辑比特有较好的容错特性。

那么，到底要多少个物理比特才能通过编码形成一个逻辑比特呢？

来自哈佛大学的量子物理学家阿兰·阿斯普鲁古兹克预计在现在的技术水平下大约需要上万个实际量子比特才能做出一个逻辑比特。随着技术进步，这一数字可能会降低到只需要几千个甚至数百个。

德国柏林自由大学的学者埃斯特认为现在大约800个物理比特就能够构建一个逻辑比特。

因此，虽然IBM、谷歌、英特尔做出了49、50、72个物理比特的原型机，但如果想要做出逻辑比特，目前物理比特的数量还是不太够用的。

编码形成逻辑比特的意义就在于能够形成类似经典计算机0和1的概念，这是物理比特做不到的。现在的量子计算机的量子比特都是物理比特，而非逻辑比特。

这里要强调的是，想建成具备通用性的标准量子计算机，就必须能够做出逻辑比特。然而现实却是，全球没有任何一家机构能够实现一位逻辑比特的编码。这也是为什么笔者在文章开头处说，谷歌所谓的“通用量子计算机”名不副实。

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