身處數據的海洋之中，各國激烈競逐的不只是現在，更是未來。隨著特朗普政府公布對華加征關稅商品清單，中國遂予以反制，雙方可說是“互打直球”互不相讓。明面上，中美貿易戰如火如荼；實際上，兩國之間還有一場正在暗自較勁的“軍備”競賽：在量子計算機浪潮中，獲得更多自主創新專利。自2014年開始，中國在量子計算領域的專利與應用數量就高于美國。到2017年，中國相關專利已有553項，而美國僅有307項。

01

“量子霸權”：量子計算機的重要之處

傳統計算機采用二進制數系統，每一個1或0代表著一個比特，它是數據儲存的最小單位。量子計算機則采用量子比特為單位。與比特相比，量子比特使用更少的能量就能儲存更多的信息。當比特只能實現對二進制數據0或1兩者其一的呈現時，量子比特利用量子物理學上的疊加 (superposition) 現象，可以實現對0和1兩種狀態的“同時”呈現。傳統二進制比特和疊加現象下的量子比特在兩個量子比特之間存在的量子糾纏（entanglement）現象，理論上可以實現極多線程的平行計算，甚至跨越空間限制的即時通訊。

加州理工量子理論學家John Preskill在2012年指出，當量子計算機發展到50量子位的時候，其計算能力將超過世界上任何計算機，能解決任何計算機解決不了的問題，實現了相對傳統計算機的“量子霸權”。如果“量子霸權”實現，人類計算能力將迎來飛躍。據《連線》雜志介紹，量子計算機與傳統計算機原理不同，非常適合解決特定的數學問題，比如找到數量龐大的質數。而質數在密碼學中十分重要，這就使得量子計算機能夠迅速破解現有的在線信息安全系統，“量子黑客”由此誕生。但另一方面，基于量子技術的加密系統也因此更為有效安全。

此外，研究者們對量子計算機建模模擬復雜化學反應這一操作的前景也十分看好。量子計算商業化方面，根據市場研究公司Research and Markets的數據，2016年，量子計算機市場規模約為8840萬美元。美國市場分析企業“通信業研究員”認為，量子計算機市場未來將迎來巨大商機，其市場規模在2023年將達19億美元，且2027年有望升至80億美元。

02

中國量子計算表現十分亮眼

盡管中國官方在量子計算領域的具體投入金額尚不明確，但據澎湃新聞報道，安徽省合肥市正在籌建量子信息國家實驗室，總投資約70億元。在此之前，中國在量子計算領域表現就十分亮眼。

2017年5月3日，世界首臺光量子計算機在中國誕生。研究團隊將超導量子比特的操縱提升到十個，實現了目前世界上最大數目超導量子比特的糾纏，并在超導量子處理器上實現了快速求解線性方程組的量子算法。值得注意的是，該光量子計算機由中科大、中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室、浙江大學、中科院物理所等協同完成參與研發。由此可見，中國科技公司業已在量子計算領域大力布局。除了阿里之外，BAT其他兩大巨頭也正力爭搶占跑道。

騰訊搭建了公司級量子實驗室，并正在嘗試將一些技術，比如量子通信，連接到騰訊云的一些業務和產品里；而百度宣布在五年時間里組建世界一流的量子計算研究所，并將把量子計算逐漸融入到業務中。另外，在量子通信領域，中國已然是全球的佼佼者。

星地量子密鑰分發實驗，圖片來源：中科院

中國“量子之父”潘建偉曾帶領團隊在國際上第一次成功實現了“千公里級”的星地雙向量子通信。去年9月29日，世界首條量子保密通信“京滬干線”正式開通，世界首次洲際量子通信成功實現。在超導量子計算和超冷原子模擬方面，潘建偉團隊希望通過5年努力走到國際最前列。

03

美國量子計算實力要看私企

2016年5月，IBM開發基于云的量子計算平臺“Quantum Experience”，允許用戶試用IBM量子處理器并在上面運行算法、操縱每一個量子比特、開發教學及模擬試驗來了解量子計算的“無限可能”。

IBM 50量子比特原型機

2017年夏天，IBM升級了應用程序背后的處理器；2017年底，該公司又宣布推出全球首款50量子比特的量子計算原型機。此外，IBM還計劃建立業界首個商用通用量子計算平臺IBM Q，還與摩根大通等公司合作計劃在2021年前推出首個在金融領域的量子計算應用。

彭博社援引IBM人工智能研究副總裁達里奧·吉爾（Dario Gil）表示：隨著時間推移，計算機領域的量子計算會變得日漸重要，它將重新定義計算機的類別，量子計算機就是計算領域的未來。除了IBM之外，谷歌、微軟、英特爾等科技界大佬也早就紛紛入局。

2017年4月，數位谷歌高級研究員發布名為《Characterising Quantum Supremacy in Near-Term Devices（描繪近期設備中的量子霸權）》的論文，指出了量子計算機相對于傳統計算機有何優越之處。2018年3月，由谷歌聯合美國航天局等成立的美國量子人工智能實驗室在洛杉磯舉行的美國物理學會年會上發布了72個量子比特的量子處理器。這款被命名為“狐尾松”處理器被廣泛認為能在計算領域“大鬧天宮”。

而微軟投入量子計算研究已超過12年，其研究人員認為，與其他量子系統相比，拓撲量子計算系統能用更少的量子位執行比常規計算機大幾個數量級的運算。2018的1月8日，英特爾在CES展會上宣布，向研究合作伙伴交付全新研制的49量子位測試芯片“Tangle Lake”。

英特爾將量子計算測試芯片的量子位從7、17提高到49與此同時，美國政府在量子計算機領域的投入卻被部分研究者認為遠遠不足。彭博社援引美國政府于2016年7月的一份報告顯示，由政府出資的量子研究資金約在每年2億美元左右。

04

IBM、谷歌已實現量子霸權了嗎？也許有人會說，如果50個量子比特就可以量子制霸，那么，谷歌的72量子處理器豈不是早已實現量子霸權了嗎？答案是否定的，事實上，目前的量子計算機處于非常原始的階段，只能做一些特定應用。

見聞君查得的資料顯示，量子比特分為物理比特和邏輯比特，目前全球沒有任何一家機構能夠實現一位邏輯比特的編碼，而實現不了編碼就不可能實現通用量子計算。編碼形成邏輯比特的意義，就在于能夠形成類似經典計算機0和1的概念。由于噪聲的客觀存在，以及物理比特的穩定性存在一定瑕疵，對數個物理比特進行處理后，才能得到1個邏輯比特。那么，到底要多少個物理比特才能通過編碼形成一個邏輯比特呢？

哈佛大學的量子物理學家阿蘭·阿斯普魯古茲克預計在現在的技術水平下大約需要上萬個實際量子比特才能做出一個邏輯比特。德國柏林自由大學的學者埃斯特認為現在大約800個物理比特就能夠構建一個邏輯比特。

按這個數量來看，英特爾、IBM、谷歌做出的49、50、72個物理比特顯然是不夠用的，還做不出邏輯比特，離“量子霸權”還有相當距離。