Google 搶到量子計算的“霸權”?


不過它跟傳統意義上的“霸權”沒關係,而是用來形容量子計算機相較於傳統計算機碾壓級別的技算能力優勢。如果量子計算機可以解決經典計算機上,無法解決的問題,不論這項任務本身是什麼,是否有實際的意義,那麼就代表實現了“量子霸權”。

誰能最早地宣布已經實現了量子霸權,誰就會在量子計算的長跑中獲得先機。

Google 的一小步

據《金融時報》報導,Google 宣布其已經建造了第一台量子計算機,該計算機可以進行超出當今最強大的超級計算機的計算能力。這來自 Google 研究人員的一篇論文,本週早些時候,這篇論文發表在了美國國家航空航天局(NASA)網站上,但很快被刪除。

美國《財富》報導,一位熟悉 Google 的消息人士表示,這篇文章的評審需要數周至數月的時間,NASA 只是不小心提早發布了。

論文中描述了一個特定的實驗,基於量子現象的隨機生成數字的抽樣,研究人員表示,他們確信量子計算機在完成這項任務時遠勝常規計算機,其涉及計算某些專用電路的輸出。

這款量子計算機展現出來的算力優勢相當恐怖,論文表示,這款計算機可以再3 分20 秒內完成計算,而目前世界排名第一的超級計算機“Summit”需要大約一萬年的時間;在Google Cloud 服務器上執行相同的實驗將花費 50 萬億小時,在量子處理器只需 30 秒。

研究人員還預測,量子計算能力將“以兩倍的指數速率增長”,甚至超過了定義摩爾定律的指數速率,這種趨勢觀察到傳統計算能力大約每兩年翻一番。

Google 的研究人員表示,這意味著量子計算機可以執行以前不可能完成的計算,“量子霸權”已經實現。如果這篇論文能順利發表,那麼它可能會成為量子計算領域的一個里程碑。

這款量級計算機被命名為“Sycamore”,包括了 53 量子比特(普雷斯基爾預言量子霸權將由 50 比特的量子計算機實現)。 2018 年,Google 就推出過一款包括 72 量子比特的通用量子計算機 Bristlecone,Google 認為它有實現量子霸權的能力。 《Quanta Magazine》層報導,Google 的量子處理器在不到半年的時間內算力爆炸,復現的設備從筆記本升級到了服務器,谷歌量子人工智能實驗室(Quantum Artificial Intelligence lab)主任 Hartmut Neven 在 5 月份提出,量子霸權會在 2019 年內實現。

目前,量子計算仍在賽跑階段,這也是各家尖端研發能力的一個展示舞台。

量子計算很好,但別急著吹

關於量子,最著名的就是“薛定諤的貓”,就像那隻可憐的貓處在“死和生的疊加態”一樣,量子計算機的“0 和1”也可以處於疊加態,中國科學院郭光燦院士曾這樣解釋量子計算機的計算能力。他說,量子比特可以製備兩個邏輯態 0 和 1 的相干疊加態,換句話講,它可以同時存儲 0 和 1。在理想狀態下,50 個量子比特一次可以進行 2 的 50 次方次運算。

摩爾定律知道了計算機的發展。每隔 18 個月,集成電路上可容納的元器件數目約增加一倍,計算機的計算性能也提升一倍。但傳統計算機的發展已經進入瓶頸,在納尼的尺度上,摩爾定律放緩。

量子計算的出現,為算力的繼續進化提供了可能。但長路漫漫,量子計算仍在發展階段,

2017 年1 0月,IBM在常規的超級計算機上成功模擬出了56 個量子比特的量子計算機,2018 年1 月,英特爾公司宣布成功研製了49 量子比特的測試芯片,英特爾表示,量子計算距離解決工程規模的問題可能還要5到7年。而從商業角度看,量子計算可能需要 100 萬甚至更多的量子比特才能有實用價值。

“量子霸權”的定義,就是這是一個不管有沒有實際意義的認定任務,落地到具體的應用上的意義不大。

一些研究人員也警告不要過度誇大量子霸權,認為這並不意味著量子機器會迅速超越傳統計算機並給計算帶來一場革命。

IBM 研究主管Dario Gil 建議不要使用量子霸權作為衡量該領域進展的指標,他向《財富》雜誌解釋:“幾乎所有的人都會誤解這個實驗和'霸權'一詞。”他還補充,量子計算機不會取代傳統計算,二者是協作模式。

英特爾實驗室量子硬件總監吉姆·克拉克(Jim Clarke)則表示Google 的實驗是一個里程碑,但量子計算機要在商業上落地,還需繼續研發:“雖然這項馬拉松仍遙遙領先,但我們堅信這項技術的潛力。”

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