（文章來源：每日科技推）

量子計算機最被期待的功能之一就是創造新的化學物質，以制造制作氮基肥料所需的催化劑或是制造高功率電池里面的零件，量子計算機也能被用來破解數字加密。有一天，量子計算機或許也能被用來精簡組織流程與物流服務，甚至加速機器學習進入實際應用。

但是所謂「量子霸權」，并不代表量子計算機會很快取代及普及于我們生活的傳統計算機。什么是量子霸權？量子霸權指的是研究者已經可以運用量子計算機來進行一個運算任務，而這個任務是任何傳統計算機（就算是最大的超級計算機），也沒辦法在合理的時間內運算出來的。在谷歌的案例中，他們的任務是確認一組算法的產出，是否能生成真正的隨機數。

根據這份報告，研究者已可以用量子計算機在3分20秒內，計算出這個極度復雜的數學運算。另一方面，高峰3（Summit 3，一臺IBM制造、目前全世界運算能力最強的商用傳統計算機）則需要花1萬年才能得出這個運算結果。量子計算機如何運作？量子計算機利用量子力學的特性來運作，傳統計算機使用二進制來處理信息，亦即信息是用0與1的方式來呈現，但量子計算機使用量子位的方式來處理信息，這樣的量子位能同時表達0和1。

更有甚者，傳統計算機的位都獨立于彼此之間運作，但量子計算機的一個量子位的狀態，會影響到系統中其他的量子位，所以能夠協同運作來進行運算。這兩種特性，讓量子計算機擁有遠比傳統計算機更多的潛力。

如果使用傳統計算機來進行運算，每次運算出來的答案都會是一樣的，但如果使用量子計算機，則運算的答案會有機率性，也就是說每次不一定會有一樣的答案。所以在使用量子計算機進行運算時，你需要運算同一個問題上千甚至上百萬次，而這些解答若都圍繞著某個數字，則這個答案就應該是對的。

在谷歌的研究中，他們使用的新的量子處理器「懸鈴樹」，此處理器擁有54個量子位（雖然有一個無法正常運作，所以實際研究上只有使用53個），在研究中處理了真正隨機隨機數的問題超過100萬次。懸鈴樹有什么特別？懸鈴樹不是世界上最大的量子處理器，谷歌2018年就制造了一個擁有72個量子位的處理器，一個加州量子計算機的新創公司各帝，更說他們即將準備好要上線一個擁有128個量子位的處理器。

但谷歌的研究員指出，他們在一個量子位的可活動時間（維持量子狀態）與每個量子位的互動能力上，有長足的進步。這樣的進步是很重要的，因為當量子位不再維持在量子狀態后，它們會在量子計算機的計算中帶入錯誤，而這些錯誤必須用額外的量子位來計算與排除，這種錯誤率就是為什么你的傳統計算機能在大多數數學計算的正確率上，打敗現有的量子計算機的原因。

量子霸權會讓量子計算機比傳統計算機還優秀嗎？不會，谷歌的成就只是意味著量子計算機能在這一個復雜的計算中，打敗現有最強的傳統計算機。谷歌的研究者在這篇報告中指出，他們的量子計算機或許還能應用在優化、機械學習和材料科學、化學等領域。谷歌新的量子計算機的硬件雖能達成量子霸權，但它能在其他領域的應用上加快多少指令周期，仍是一個未解的問題。

而且根據這份報告，谷歌的量子計算機的運算能力，也還不足以應對其它困難的數學問題，如破解現有的加密系統，因這需要制造非常大質數的能力。事實上，對于大多數的商業應用來說，今日的量子計算機的運算能力與準確率，甚至還不能與傳統的筆記本電腦相比。

黑客是否可以透過量子計算機來偷走我的比特幣？目前，比特幣與其他加密貨幣所使用的公、私鑰加密技術是無法用量子計算機破解的，但谷歌的報告中預測，量子計算機將會持續以「雙倍指數」的速度來進步，所以比特幣或許很快就會不再安全了。

害怕量子計算機將會突破一般使用的加密貨幣技術，美國國家安全局呼吁各方應該采取更多元加密方式，來避免日后來自量子計算機的可能攻擊。雖然美國還沒決定建議要采取哪種算法，許多新創公司已開始使用「后量子時代」的加密方式來幫助金融企業和政府來保護他們的系統。

我什么時候才能在桌上擁有一臺量子計算機？答案是不會是最近。雖然幾乎所有可以達到量子狀態的物質都可以用來做量子位，但目前最先進的量子系統傾向于使用超導物質，而這通常也要使用一些相當稀有的進口原料。谷歌懸鈴樹的處理器就使用鋁圈結合銦（indium），這是一種與銀差不多稀有的元素。

要讓這些物質達到量子狀態，并避免量子位被外在的能量來源所干擾，量子處理器必須要小心的放在大型的稀釋冷凍機之中，使其溫度比深太空中還要低。
（責任編輯：fqj）