量子霸權（Quantum Supremacy）是指量子計算機在某些特定問題上實現了超越傳統經典計算機的優勢，以一種明顯且顯著的方式展現了其強大的計算能力。它是量子計算領域的一個里程碑事件，表明量子計算機可以在特定情況下勝過傳統計算機，并在相應的問題上取得優勢。

讓我們用一個類比來說明：假設你和你的朋友都有一個非常復雜的數學題目需要解決。你用傳統的紙和筆（類似于經典計算機）來解題，而你的朋友使用了一種全新的魔法筆（類似于量子計算機）。這個數學題對于你來說非常困難，可能需要花費很長時間才能得出答案。但是你的朋友用魔法筆輕松地找到了答案，而且速度非常快，只需要幾秒鐘。

在這個例子中，你就代表傳統計算機，你的朋友用魔法筆代表量子計算機。量子霸權就是說，對于某些特定的問題，量子計算機能夠迅速地找到答案，而傳統計算機可能需要花費數年、數千年，甚至更長的時間才能完成同樣的任務。

量子計算機為什么這么快呢？

想象一下，我們要走出一個錯綜復雜的迷宮。傳統計算機就像一個勤奮的小人，不停地在岔路口做出選擇，一步步探索前進，一旦走錯了，就要回頭重頭再來，浪費了不少時間和精力。超級計算機也是一個小人，但他移動速度更快，效率更高，雖然能夠更快地找到出口，但本質上仍然是一步一步探索的。

而量子計算機則完全不同，它的小人是一個神奇的分身大師，像孫悟空可以變出很多個小猴子一樣。每當遇到岔路口，不需要做出選擇，它可以同時分身出多個自我，每個分身都走向不同的岔路口。這樣一來，量子計算機可以在同一時間進行多個并行計算，結果是效率以指數級提升。

用小學數學的語言來解釋，假設我們要計算a*b*c*d*e*f，傳統計算機需要依次計算a*b，然后將結果乘以c，再乘以d，依次類推，這是一種逐步推進的方式。而量子計算機卻能同時進行a*b、c*d、e*f的計算，大大縮短了運算時間。這就是為什么在某些特定計算領域，量子計算機能夠遠遠領先于傳統計算機的原因，速度快得讓人難以置信。

值得注意的是，量子霸權并不是意味著量子計算機已經全面超越經典計算機，它只表明在特定問題上量子計算機具有優勢。如，我國的量子計算機“九章”，其設計出來就是為了“求解高斯玻色取樣”，在此類專項問題求解上非常快，但它在做其他的計算任務或許還沒有我們手中的電腦、手機快。可以說現在所有的量子計算機仍只是專用計算機，無法像經典計算機一樣解決通用性的問題。

其實，量子霸權更確切的名稱是"量子優越性"。這個術語強調的是量子計算機在特定任務上表現出的優勢，而不是絕對的霸權地位。這個名字更符合科學的客觀性，同時也更加準確地反映了量子計算機的實際能力和應用范圍。

供稿單位：重慶市無線電科普體驗中心

審核專家：楊文艷

聲明：除原創內容及特別說明之外，部分圖片來源網絡，非商業用途，僅作為科普傳播素材，版權歸原作者所有，若有侵權，請聯系刪除。

來源: 重慶市科學技術協會