在他2013年的著作《薛定谔的杀手级应用》中，路易斯安那州立大学理论物理学家乔纳森·道林预测了他所谓的“超指数增长”。他猜对了。今年5月，在谷歌的量子春季研讨会上，计算机工程师哈特穆特·内文报告说，该公司的量子计算芯片正以惊人的速度提升性能。
言外之意：我们正迈入量子霸权的时代——量子计算机在解决定义明确的问题上超越最先进的经典超级计算机的时刻。
工程师们通过使用量子计算芯片解决问题，然后用经典计算机验证结果来测试其准确性。但内文报告说，在2019年初，这个过程变得棘手。内文负责谷歌量子人工智能实验室。谷歌的量子芯片改进速度如此之快，以至于他的团队不得不征用越来越大的计算机——然后是计算机集群——来检查其工作。显而易见，最终他们会耗尽可用机器。
例如：谷歌在10月份宣布，其53量子位的量子处理器仅用了200秒就完成了一个用超级计算机需要10000年才能解决的问题。
内文的团队在几个月内观察到了该芯片计算能力的“双重指数”增长率。普通的指数增长已经非常快了：这意味着从一个步骤到下一个步骤，某个值会翻倍。细菌的生长可以是指数级的，如果在观察的时间间隔内生物体的数量翻倍。经典计算机的计算能力在摩尔定律下也是如此，即大约每一年或两年翻一番。但在双重指数增长下，指数有指数。这产生了巨大的差异：例如，在相同的时间内，一个双重指数增长的菌落将从2增长到4，再到16，再到256，最后到65536，而不是像2到4到8到16到32这样简单的指数增长。
内文将这种增长率归因于两个因素：量子计算机在计算能力上超越经典计算机的预测方式，以及量子芯片本身的快速改进。一些人开始将这种增长率称为“内文定律”。一些理论家认为这种增长是不可避免的。
我们采访了道林（他建议一个更贴切的称呼：“道林-内文定律”），讨论了双重指数增长、他的预测以及他被低估的量子力学啤酒理论。
问：你早就预见了双重指数增长的出现，甚至比它在实验室中显现出来还要早。怎么做到的？
答：任何一项新技术，如果它是有价值的，最终都会在*某个方面*进入指数增长。我们在互联网上看到了这一点，在经典计算机上也看到了。你最终会达到一个所有工程师都懂得如何制造它、将其小型化，然后你就会突然遇到硬件方面的指数增长。如果做不到，这种硬件就会作为一项不可行的技术从地球上消失。
问：所以看到谷歌的芯片改进如此之快，你并不感到惊讶？
答：我只惊讶于它比我预期的发生得更早。在我的书中，我说是在未来50到80年内。我猜得有点过于保守了。
问：你是一名理论物理学家。你的预测通常保守吗？
人们说我发表这些东西的时候像个疯子。我想我是一个总是做出*最不*保守预测的疯狂家伙。我认为这是极其疯狂的事情，而我正在做出最离谱的预测。这就是为什么它让每个人都感到惊讶。没有人预料到处理能力的双重指数增长会这么快发生。
问：考虑到量子芯片的速度越来越快，我现在能买到自己的量子计算机吗？
答：大多数人认为量子计算机是一个已经解决的问题。我们只需要等待，谷歌就会卖给我们一台可以做任何事情的量子计算机。但不是。我们正处于*原型*时代。量子比特的数量每六个月翻一番，但量子比特并不完美。它们经常失效，存在缺陷等等。但英特尔、谷歌和IBM不会等待完美的量子比特。制造*第一批计算机*的人并没有说：“在弄清楚如何制造完美的真空管之前，我们将停止制造更大的计算机。”
问：用量子力学而不是经典物理学来解决问题有什么大不了的？
答：如果你有32个量子比特，那就相当于有232个平行宇宙在处理你计算的一部分。或者相当于你有一个拥有232个处理器的并行处理器。但你只需要在我们这个宇宙支付电费。
问：量子力学变得非常困难，而且速度很快。你如何处理这个问题？
答：每个人都有自己的量子力学解释。我的解释是量子力学的“多杯啤酒”解释。没有啤酒，量子力学就没有意义。喝了一杯、两杯或三杯啤酒后，它就完全说得通了。但一旦喝到六杯或十杯，它又变得没有意义了。我正在喝第一瓶，所以我在状态中。
[本故事最初以印刷版的形式发表，标题为“通往量子霸权的规则”。]
