量子竞赛
20世纪90年代，量子比特只是一个纯理论构想。科学家们需要找到或创造一种既小到能够遵守量子力学定律，又大到能够控制的东西。
过去十年里，谷歌、亚马逊、微软、IBM等公司你追我赶，都想成为第一个制造出量子计算机的公司。
2013年，谷歌建立了量子人工智能实验室，致力于通过超导量子比特，实现量子计算。超导量子比特的研发是基于一种被称为约瑟夫森结的独特结构——一种特殊构造的微小金属环，具有非线性特性，可以被限制在两种状态的叠加。本质上，它就像一个开关。谷歌和IBM等公司都将超导量子比特作为量子计算机的突破方向。
在谷歌实验室中，梅格兰特解释了如何使用微波脉冲将每个量子比特的能量状态在0到1之间转换，以及研究人员如何修改每个状态的阈值和量子比特之间的耦合强度来实现纠缠。
但这些必须在极低的温度下进行，因为所有类型的量子比特都非常挑剔——最轻微的干扰都能使叠加状态消失，所以需要尽可能地把它们与环境隔离，但同时还要想办法控制它们。
微软工程师正在组装量子计算机低温恒温器的“枝形吊灯”
微软和谷歌目前都在制造一种可以在较低温度下工作的芯片，从而在不增加干扰的情况下控制量子比特。这是一场与时间赛跑的比赛，必须在量子比特叠加状态消失之前的几分之一秒内完成尽可能多的运算。
在过去十年中，量子比特的数量在不断升级。2016年，谷歌用9个量子比特模拟了一个氢分子；2017年，英特尔实现了17个量子比特；同年，IBM宣布制造了一个50个量子比特的芯片，可以将量子叠加状态维持90微秒；2018年，谷歌推出了拥有72个量子比特的处理器Bristlecone……
谷歌的Sycamore芯片只拥有54个量子比特，但是这些量子比特被安排在一个网格中，加快了计算速度。在2019年伊始，谷歌团队逐渐增加了实验难度。起初，一切看起来进展顺利，但几个月后，他们发现量子芯片的性能出现了显著下降，其复杂度与超级计算机模拟量子比特的复杂度差不多。
遇到一个问题，很难知道是由于制造错误、噪音和干扰，还是因为遇到了一个本质问题——一些未被发现的宇宙定律。“也许量子力学在30个量子比特就停止了，”梅格兰特开玩笑说。
最后，他们发现问题是一个校准错误引起的。但一些研究人员认为，可能还有其他影响因素，因为即使谷歌尽一切努力保护量子比特不受干扰，计算错误率仍旧居高不下。当然，我们可以对这些错误进行校正，但需要更多的量子比特——然后需要更多的量子比特来校正这些量子比特。
这就是为什么创造了“量子霸权”一词的物理学家约翰·普莱斯基尔（John Preskill）认为，我们离真实的量子计算机还有很长的路要走。也因此，微软确信超导量子比特是一条走不通的死胡同。微软量子硬件部门的总经理凯坦•纳亚克（Chetan Nayak）说：“商用量子计算机怎样解决传统计算机无法解决的问题，我们看不到任何希望。”
微软选择了另外一条道路：微软目前正在测试一种低温恒温器，看起来和谷歌的恒温器非常相似，但是将用于一种不同类型的量子处理器。
如果说谷歌登上量子霸权山顶的路非常崎岖，那么微软也许一开始就走错了方向。他们试图利用一种被称为“拓扑量子比特”的东西来代替超导量子比特。唯一的问题是，这种东西可能并不存在。
拓扑量子比特是基于一种叫做马约拉纳费米子的粒子，能同时在多个地方编码量子比特的状态。纳亚克用《哈利·波特》中的例子来解释拓扑量子比特：
“故事的反派Boss伏地魔把灵魂做成了七个魂器，藏在不同的地方，这样他就不会被杀死。”“我们用拓扑量子比特所做的，就是将我们的量子比特分散到6个马约拉纳费米子上，这就是我们的魂器。仅仅对它们中的一个或另一个做点什么，是不能杀死“伏地魔”的，量子比特仍然在那里。”
但是科学家们始终无法确定马约拉纳费米子是否存在。自20世纪30年代以来，人们就开始将其理论化，但实验证据并非无懈可击。尽管如此，微软却很自信。 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com
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