谷歌在當地時間周三突然宣稱其實現了量子計算領域的重要裡(lǐ)程碑——“量子霸權”。谷歌表示，已經(jīng)設計出一個機器，隻需200秒就能(néng)解決世界上最快的超級計算機要花一萬年才能(néng)解決的問題。

谷歌故意讓傳統計算機“變笨”？

谷歌在一條公開(kāi)發(fā)布的博客中公布了這(zhè)一震撼計算機界的消息，同時還(hái)附上了在《自然》雜志上發(fā)表的科學(xué)論文。

上個月，谷歌的一篇論文被洩露，該論文聲稱谷歌已經(jīng)能(néng)夠利用一台 53 量子比特的量子計算機實現傳統架構計算機無法完成(chéng)的任務——在世界第一超算Summit需要計算 1 萬年的實驗中，谷歌的量子計算機隻用了 3 分 20 秒。

谷歌10月23日發(fā)表的博客，讓這(zhè)一消息實錘，并成(chéng)爲世界上首個宣稱實現“量子霸權”的公司。實現了“量子霸權”意味着量子計算機距離實用又邁進(jìn)了一大步。

所謂“量子霸權”，是指當量子計算機發(fā)展到50個比特時，計算能(néng)力將(jiāng)全面(miàn)超越世界上最快的傳統計算機，實現“稱霸”。谷歌和IBM都(dōu)已分别在2017年11月和2018年3月宣稱實現了50個和72個量子位的原型機。

但有趣的是，競争對(duì)手IBM第一時間對(duì)谷歌的這(zhè)一“宣稱”做出回應，并讓谷歌的這(zhè)一研究結果大打折扣。IBM在一篇博客中表示，谷歌高估了計算項目的難度。IBM稱谷歌所宣稱的經(jīng)典計算機需要一萬年執行的任務，其實隻要2.5天就能(néng)完成(chéng)。

IBM還(hái)呼籲業界都(dōu)引起(qǐ)質疑。“我們敦促業界用質疑的态度來對(duì)待這(zhè)一曆史上的首次‘宣稱’，即量子計算機能(néng)夠實現經(jīng)典計算機不能(néng)實現的任務。”IBM表示。

爲了質疑谷歌，IBM還(hái)提出“量子優勢”的概念，認爲應該在一個真實應用場景，比如金融服務、AI、化學(xué)中，來對(duì)比量子計算機和經(jīng)典計算機的工作。

意義堪比第一架飛機試飛

谷歌CEO桑德爾-皮查伊很快予以還(hái)擊，并把首次實現“量子霸權”的意義與萊特兄弟的首次試飛相提并論。皮查伊表示：“人類的首架飛機飛行時間隻有12秒，因此也不可能(néng)有實際的應用。但這(zhè)證明了飛機飛行的可能(néng)性。”

一位量子信息技術的從業人員對(duì)第一财經(jīng)記者表示：“通過(guò)論文的預印本補充材料可以看出，谷歌用作對(duì)比的經(jīng)典算法降低了經(jīng)典計算機的‘智商’，是拿完全沒(méi)有優化過(guò)的‘最笨’的算法來進(jìn)行對(duì)比，因此有點誇大對(duì)比結果之嫌。”

如果像IBM所說的，經(jīng)典計算機需要2.5天解決的問題，量子計算機用了200秒解決，這(zhè)與谷歌宣稱的一萬年與200秒的對(duì)比，效果上打了不少折扣，也就是說量子計算機的優勢并不那麼(me)明顯。

但由于“量子霸權”并沒(méi)有對(duì)量子計算機比經(jīng)典計算機快多少做出定義，理論上隻要量子計算機被證明快于經(jīng)典計算機，都(dōu)能(néng)被視爲實現“量子霸權”。

對(duì)此，麻省理工學(xué)院教授Peter Shor認爲，量子計算機和經(jīng)典計算機的速度是很難做比較的。“這(zhè)就好(hǎo)像無法回答‘火車要比船快多少的問題’。”Shor教授在近期上海舉行的一場墨子沙龍上表示，“這(zhè)不僅僅取決于運輸方式，還(hái)取決于目的地在哪裡(lǐ)。”

Shor指出，公衆的一個誤區是往往局限于計算機的速度多快，而忽視了它的記憶和儲存。他解釋道(dào)：“量子計算機上的每一步幾乎肯定要比傳統計算機要複雜，但是量子計算機可以利用量子力學(xué)特性的算法，大大減少所需要的部署，從而加快計算的速度，這(zhè)個是傳統計算機所不具備的。”

量子計算機與經(jīng)典計算機的顯著差異在于，傳統的計算機存儲數據的方式是0或者1，這(zhè)就好(hǎo)比一個開(kāi)關，隻有“開(kāi)”和“關”兩(liǎng)種(zhǒng)狀态；而量子計算機存儲數據方式是依賴量子比特，可以是介于0和1之間的任何狀态，這(zhè)令其速度更快。

十年内可能(néng)無法改變世界

目前谷歌、IBM和英特爾等美國(guó)公司都(dōu)在緻力于量子計算機的研發(fā)。英特爾量子硬件部門總監Jim Clarke表示：“量子可能(néng)是未來100年做重要的計算機技術，就好(hǎo)像宇宙空間科學(xué)一樣，它的研究可能(néng)要通過(guò)一代人的努力才能(néng)進(jìn)步一點點。”

正如皮查伊所說的，最初的量子計算機可能(néng)還(hái)無法馬上投入實際使用。甚至在未來十年内，人們都(dōu)無法看到量子計算機給世界帶來實際的改變。但谷歌預測，量子計算機的潛在應用包括飛機和汽車輕量化電池的設計以及藥物設計等。

谷歌也承認，量子計算機要實現必要的計算能(néng)力，還(hái)需要工程界和科學(xué)界很多年的努力。“但是我們看到了這(zhè)條路是清晰的，并且會一緻朝前走。”谷歌表示。

谷歌還(hái)表示，他們將(jiāng)盡快開(kāi)發(fā)一款能(néng)夠“容忍噪音和錯誤”的量子計算機。這(zhè)種(zhǒng)量子計算機原則上能(néng)夠處理任何問題。理論上講，它們需要更強大的處理器，能(néng)夠包容更多的量子比特，而且爲了達到糾錯功能(néng)，還(hái)需要機器冗餘。不過(guò)業内預計，要實現這(zhè)樣的技術至少還(hái)要等上10年左右。

對(duì)于量子計算機的商業化前景，谷歌表示：“對(duì)于量子計算的保守估計，投資者預計隻能(néng)在長(cháng)期獲得回報。盡管如此，我們依然認爲，随着小型的量子計算機會在5年内逐漸興起(qǐ)，短期的回報仍然是有可能(néng)的，雖然這(zhè)些設備無法實現完全的糾錯功能(néng)。”

但漫長(cháng)的商業化路徑無法阻擋全球科研人員在量子技術領域展現他們最新的研究成(chéng)果。比如中國(guó)發(fā)射的全球首顆量子科學(xué)實驗衛星“墨子号”，它爲探索未來空間尺度量子通信應用的可能(néng)性做出巨大貢獻。

責任編輯：中山網站建設
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