拥有高出普通计算机数十乃至数百倍算力的量子计算机，是吸引了无数科技公司、大型学术团体乃至中国政府的研发热点。

然而，希伯来大学的数学家、耶鲁大学数学与计算机科学兼职教授吉尔·卡莱（Gil Kalai）却表示，由于量子力学基本原理的限制，现有的主流技术永远无法使量子计算机成功进入实际应用。

这种观点引发了圈内人士激烈的争论，也让我们开始思考：在竞争激烈的赛道上，到底谁能够最终实现超越普通计算机的“量子霸权”？

法国和瑞士的边境线上，大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）正在地底沉眠。未来几年里，这台世界上最大的粒子加速器将得到升级，而功能的增强会带来更加巨大的数据流——甚至可能到达高能物理学领域前所未见的数量级。

在 2018 年 12 月被关闭之前，LHC 每秒大约能产生 300 GB 的数据，一年下来数据量就能累积高达 25 拍字节（petabytes ， 简称 PB。1 PB = 1024 TB）。换句话说，同等大小的 MP3 歌曲，一个人要用 5 万年才能听完。在 LHC 升级完成后，欧洲核子研究组织（ European Organization for Nuclear Research，通称 CERN）的科学家必须拥有比现在高 50 到 100 倍的计算机算力才能处理好随之而来的数据。而尚处蓝图阶段的未来环形对撞机（Future Circular Collider， FCC），规模是 LHC 的 4 倍，强度则是 10 倍，将会产生难以想象的海量数据——至少是 LHC 的 2 倍。

为了不被步步逼近的数据洪流淹没，CERN 的一些成员开始将目光投向新兴的量子计算领域。 在 LHC 正在探查的自然法则驱动下，量子计算机在极短时间内处理海量数据将成为可能。更重要的是，量子计算机和 LHC “语言相通”——量子力学是它们共同的基石。问题是，目前我们只拥有量子计算的理论原型，没人有把握能建起一个真正的、可靠的量子计算设备。

量子计算机

无论是 Apple Watch 还是计算能力卓越的超级计算机，这些传统计算机都依赖于微小硅晶体管，通过类似“开、关”的状态转换来编码数据。每个电路只存在两个状态——二进制代码中的 1（开）或 0（关）； 计算机通过控制电路中的电压来转换“开、关”状态，完成编码。

不过，量子计算机并不拘泥于这种“非 1 即 0”的存储运算方式。它的内存由量子比特（quantum bits）组成。量子比特可以做到“既 1 又 0”，这意味着量子计算机可以叠加所有可能的 0 和 1 组合——让“1”和“0”的状态同时存在。

对 CERN 来说，量子计算机可以帮助他们了解大爆炸之后的几分钟内，早期宇宙的演变过程。物理学家确信，大爆炸刚刚结束后，整个宇宙是一锅状态奇特的“汤”，“炖着”被称为夸克（quark）和胶子（gluon）的亚原子粒子。为了理解这种夸克-胶子等离子体怎样演变成宇宙如今的样子，研究人员模拟出了宇宙婴儿期的状况，然后在 LHC 上利用多次对撞实验测试这一模型。因为量子计算和 LHC 中不停对撞的粒子被相同的物质法则支配，所以利用量子计算机进行模拟，可以得到更为精确的测试模型。