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谷歌宣布量子霸权实现!谷歌CEO:意义堪比发明飞机
2019年10月24日 17:22 科技 来源:本站
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10 月 23 日晚,《自然》(Nature)杂志在官网上放出了重磅消息:一个月前被 NASA 发表又火速撤下的谷歌“量子霸权”论文重新发表,称其是量子领域中“Hello World”一样的里程碑事件。

与此同时,谷歌 AI 量子团队也发布了一条视频,讲述其如何实现了“量子霸权(Quantum Supremacy)”。

从论文刊登的时间线上来看,谷歌于今年 7 月 22 日递交了论文,而被 NASA 发表的那天正是它被正式接受的时间。谷歌在媒体发布会上表示,NASA在内部审核时出现了失误,错把已经接受但还不应该显示的文章发布了出来,而且是初版。看来面对如此重大的研究成果,强如 NASA 也有些急不可耐。

除了副标题、格式和补充资料,论文的主体内容和结论几乎没有变化,但谷歌研究团队在评审过程中收到了很好的反馈,决定在论文中增加大量的技术细节资料作为补充,因此在NASA误发论文时选择了暂时沉默,不希望评价不完善的论文。

谷歌在论文中表示,自己已经开发出了一款54量子比特数的量子芯片,名为Sycamore,由铝、铟、硅晶片和超导体(约瑟夫森结)等材料组成,每个量子比特和临近的4个量子比特耦合。

不过,实际上执行运算的只有 53 个量子比特和 86 个耦合器,剩下的 1 个量子比特无法正常工作。通过一系列实验和计算,谷歌研究人员开发了一套高保真度的纠错流程,进而对芯片展开测试,最终得出结论,同样是对一个量子电路产生的随机数字采样 100 万次, Sycamore 芯片支持的量子计算机只需要 200 秒,同时维持很低的误差率,而世界最强超算 Summit 需要 1万年。

按照 2012 年加州理工学院量子理论物理学大牛 John Preskill 提出的“量子霸权(Quantum Supremacy)”的定义,量子计算设备可以超越经典计算设备,解决后者无法解决的计算任务。这种情况曾在 2018 年 10 月被证明理论上行得通,而谷歌的实验结果则标志着量子计算机在解决一个随机采样任务上超越了经典计算机,甚至意味着只能在量子处理器上执行的计算任务诞生。

这也是为什么谷歌论文中提到了自己“在这一特定计算任务上实现了量子霸权”,甚至乐观地表示量子处理器的计算能力或将遵从“量子摩尔定律”,计算性能每几年就翻一倍,也许离有价值的实际应用只差一个创造性的算法了。

不过,面对这样的结论,量子物理学界和产业界迅速分成了乐观派和质疑派。前者认为谷歌实现了一项伟大的科学成就,展示了一条通向可扩展量子计算的道路,狠狠地打脸那些质疑量子计算机可行性的人。

而以 IBM 为首的质疑派认为,虽然这是一个里程碑,但谷歌的实验有缺陷,执行同样的计算实验,经典计算机可能也只需要 2.5 天,远远没有谷歌所说的 1 万年那么夸张。除此之外,谷歌离真正的量子计算机还有很长的路要走,因为它执行的计算任务没有已知用途,不足以证明其通用性,而且如何实现可持续的容错运算依然是个巨大挑战(谷歌在论文中也承认了这一点)。

换句话说,质疑者认为,谷歌声称的“实现量子霸权”的言论是具有误导性的。

话虽如此,谷歌 CEO Sundar Pichai 强调此次的研究成果对谷歌来说具有“里程碑”式的意义,并将其与莱特兄弟发明飞机时的首次 12 秒成功试飞相比。研究团队也在媒体发布会上呼吁大家要有耐心,将目光放的更长远一些,更多关注于新研究中量子芯片性能和量子计算本质,而非纠结于量子霸权的实现与否,因为实现有价值的量子计算是一个耗时非常久的长期项目,需要所有人一起努力。

截至目前,谷歌已经在量子计算的项目上持续投入了 13 年的精力,但它究竟为什么要这么做,是什么驱使它投资一个理论上可能需要花费数十年才能见成效的项目呢?

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