谷歌最新公布的量子计算机芯片Bristlecone，谷歌的这块芯片采用了全新的架构，单个阵列上的72个量子比特采用了重叠设计，每个“X”代表一个量子比特，量子比特之间以线性阵列方式相连。
量子计算机的计算能力是通过量子比特数量来确定的，之前最强的量子芯片来自 IBM，并且 IBM 也是上周才展示50量子比特的原型机和内部结构图（如下图所示）。
50比特的量子计算机
讲讲量子计算机有多“可怕”
量子计算机（英语：quantum computer）是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。不同于电子计算机（或称传统电脑），量子计算用来存储数据的对象是量子比特，它使用量子算法来进行数据操作。
传统电脑使用0和1，量子计算机也是使用0跟1，但与之不同的是，其0与1可同时计算。
古典系统中，1比特在同一时间，不是0，就是1，但是，在量子计算机里，情况会变得完全不同，量子计算机的信息单位是量子比特（qubit），量子比特可以表示“0”，也可以表示“1”，甚至还可以是“1”和“0”的叠加状态（superposition），即同时等于“0”和“1”，而这种状态在被观察时，会坍塌成为“0”或是“1”，也就变成了确定的值，其实也就和经典量子理论“薛定谔的猫”是一个道理。除此之外，两个量子比特还可以共享量子态，无论这两个量子比特离得多远，也就是所谓的“量子纠缠”（entanglement）。
如果把半导体比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40比特的量子计算机，就能在很短时间内解开1024位电子计算机花上数十年解决的问题。再举个栗子。传统计算机要获得下图中走迷宫的正确路径，只能一次走一条道，然后一条条试，直到试出来正确的道。而量子计算机的走迷宫效率类似下面这个图，它能在一次尝试所有可能的解法。这简直就是开挂！所以，如今所有的密码都可以用量子计算机瞬间暴力破解，传统加密方式在量子计算机面前根本没有意义，个人的、银行的、机关的，就连区块链的秘钥被试出来也就是分分钟的事。
传统计算机走迷宫的效率
量子计算机走迷宫的效率
为什么说谷歌可能实现量子霸权？
是的，即使是50量子比特，其计算能力和速度也已经超过了世界上任何计算机，包括所有的超级计算机，这意味着这个量子计算机能够算出现在计算机无法触及的数学问题。
而业内将达到50量子比特的计算机称为达到了“量子霸权/量子优越性（Quantum Supremacy）”，即50量子比特的量子计算机优于现在的任何一台经典计算机。那么72量子比特又意味着什么呢？根据量子计算专家约翰·马丁尼（John Martinis）的答案，现在全世界最大的超级计算机计算能力大概和46量子比特的量子芯片相当（是中国的神威·太湖之光模拟出的成绩），如果谷歌一口气把量子比特数量提升到了72个，就意味着它的计算能力将会达到现在最强超级计算机的数百万倍。
理论上，2个量子比特的量子计算机每一步可以做到2的2次方，也就是4次运算，所以说，50量子比特的运算速度（2的50次方=1125亿亿次）将秒杀最强超级计算机（目前世界最强的超级计算机是神威·太湖之光，运算速度是每秒9.3亿亿次）。
不过，要实现量子霸权，仅仅达到高数量的量子比特是不够的。量子比特的低错误率至关重要，不然就会影响计算结果。只有足够多的量子比特和足够低的错误率才能实现一个真正实用的量子计算机。根据谷歌的说法，实用量子计算机的最低错误率必须在1%以内，并且接近100个量子比特。从这次公布的Bristlecone量子芯片来看，谷歌似乎已经达到了这个目标，Bristlecone量子芯片达到72位量子比特，错误率为1%，单量子比特门错误率为0.1%，双量子比特门错误率为0.6%。
不过这也带来了一个问题，现在根本没有那么大的内存去传输数据，因为现在46量子比特的计算机，需要的内存就高达512TB（注意这里是内存，不是硬盘），而72量子比特的芯片需要的内存数量是46量子比特芯片的数百万倍，现在根本没有这么大的内存。除了内存问题，量子计算芯片运行的条件十分苛刻，要隔音、隔热、隔电磁、运行温度接近绝对零度（ ≈ -273° ）。所以，还是蛮期待谷歌说的“如果一切顺利的话，关于‘量子霸权’的演示在几个月后就能进行。” 嗯哼~
整理自：中国科普网，威锋网，智东西，差评
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