聊一下量子芯片为什么这么牛？

前几天谷歌发布了一款量子芯片 Willow， 在互联网上掀起了一阵追捧，其中获得了一众互联网大佬的点赞。

包括马斯克和奥特曼等。

据说这款芯片解决了量子计算领域三十年来未攻克的难题，并且在5分钟内完成了当今最快的超级计算机需要10²⁵年（这个数字远远超过了宇宙的年龄）才能完成的计算。

注意，不是1025 年，而是 10 的 25次方年。

量子芯片的恐怖之处，不言而喻。

我对量子芯片没啥研究，仅仅好奇，在看了谷歌发布的芯片后，查了一些资料，浅谈一下对量子芯片的认识。

作为一个 AI 芯片的从业者，曾经多次参与 AI 芯片论坛，在很多 AI 芯片的论坛中，都可以看到量子计算芯片的身影。

事实上国内外在芯片领域有很多尝试都由来已久了，不光是量子芯片，还有光芯片、类脑芯片等。

其目的类似，都希望可以超越甚至替代目前基于冯诺依曼架构的传统硅基芯片的主导地位。

但是很明显，这些高精尖的芯片，很多还是处于研究和实验阶段。

比如量子芯片，如果靠它来完成现在 CPU 进行的运算，还远不能行，虽然它的计算能力确实很强。

那么量子芯片和普通芯片究竟差别在哪里的呢？

普通芯片是怎么工作的呢？

我们知道，普通芯片用的是比特来表示数字，使用电路的开和关分别来表示1和0，这就是二进制。

所有的数据在芯片中都是以二进制的形式存储的，由二进制进而可以推出十进制或十六进制。

比如二进制的 0101，就代表十进制的 5。

如此一来，二进制便可以表示所有的数字，从而完成现代计算机架构下的所有的运算、显示和数据存储。

而量子芯片不同，它采用的是量子比特（Qubit），量子比特不仅可以是“0”或“1”，还可以是“0”和“1”的同时状态。

这叫叠加态。

我查了一些资料，貌似叠加态才是量子计算中的精髓。

举个例子：

假设你去超市购物，超时发放了非常多的优惠券，但每张优惠券的使用规则不同（比如有的是满100减10，有的是买三送一等等）。

你需要找到最优惠的组合，花最少的钱来购物。

普通芯片需要怎么做呢？

一张优惠券一张优惠券地试，每次计算一种组合。

比如先试试A优惠券，再试试B优惠券，然后AB一起试，总之每种可能都要算一遍。

量子芯片怎么做呢？

量子芯片可以同时试用所有的优惠券组合，它可以利用“叠加态”，在同一时间尝试A、B、AB的所有可能，而不用像普通芯片那样一个个去试。

如此一来，量子芯片的计算能力不就大幅度提高了吗？

虽然如此，但从技术上实现叠加态却非常麻烦，主要是因为实现叠加态需要依赖量子比特的物理属性，比如电子的自旋、光子的偏振或者电路中的电流方向。

比如，可以在超导芯片中，用超导电路中微小的电流来表示量子比特。

这是因为超导体在极低温下没有电阻，电流可以同时沿两个方向流动（例如顺时针和逆时针），这就是叠加态。

除此之外，还可以用光量子来实现叠加态。

我不是这方面的研究者，以上仅来自我查阅的资料和自己的理解，如有错误，欢迎指出。

谷歌这次发布的量子芯片，确实是量子计算的一次大的进步，希望未来国产量子计算可以超过谷歌的水平，实现更多更复杂的量子优越性。

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