計算速度驚人，你知道什麼是“量子霸權”麼？

前段時間，美國科技公司谷歌在NASA上發表了一篇論文稱，谷歌的 AI Quantum 研究小組的53量子位元處理器實現了“量子霸權”，即量子計算機可以僅用200秒的時間，完成目前最強的超級計算機需要花費10000年才能完成的計算量。那麼，量子計算機的計算速度是如何達到的呢？所謂的“量子霸權”又是什麼呢？

首先，簡單說一下傳統計算機是如何進行計算的。傳統計算機透過高電平和低電平來表示0和1，透過邏輯閘實現邏輯運算。常見的邏輯閘包括：“與”門、“或”門、“非”門、“異或”門等。邏輯閘可以組合使用實現更為複雜的邏輯運算。以此為基礎，計算機可以實現各種數學計算。

傳統計算機的發展遵循著摩爾定律，即計算機晶片的電晶體密度每18個月翻一番，計算能力增強一倍，是一種指數增長的規律。但是近年來，隨著電晶體的尺寸逐漸逼近物理學極限，這一定律已經放緩甚至失效。

傳統計算機中，一個位元只能是0或者1，但是在量子世界裡，量子位元可同時處於多種態，它可以是幾種不同量子態當中的任意幾種歸一化線性組合，這種狀態就是量子疊加態，它可以同時等於0和1，只有在被觀察的時候才會坍縮成兩種狀態中的一種。舉個簡單的例子，如果量子計算機有3個量子位元，那麼就可以說它同時工作在8種狀態中；如果量子計算機有4個量子位元，那麼就是同時工作在16種狀態中。所以，每增加一個量子位元，量子計算機的計算能力都是呈指數增長的。現在的超級計算機計算能力，大致相當於50個量子位元的量子計算機計算能力。

那麼，什麼是量子霸權呢？量子霸權即量子優勢，是指量子計算擁有超越所有經典計算機的計算能力。

量子計算機最強大的就是它的平行計算能力，比如在對海量資料庫進行檢索時，傳統計算機需要經過所有可能的匹配才能得到結果，而量子計算機可以節省幾個數量級的工作時間。特別在計算機安全領域，量子計算機有著非凡的意義和重要的應用，目前最普遍的加密系統，是公私鑰加密資料，是獲得了公鑰之後透過數學方法來計算私鑰，如果別人不知道私鑰，那麼破解密碼可能就需要數年的時間。但是，量子計算機驚人的計算能力，可以在很短的時間內破解密碼。