3分鐘完成超級計算機一萬年計算量 谷歌稱已獲得量子霸權

據(jù)《金融時報》報道，Google 宣布其已經(jīng)建造了第一臺量子計算機，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，本周早些時候，這篇論文發(fā)表在了美國國家航空航天局（NASA）網(wǎng)站上，但很快被刪除。

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

論文中描述了一個特定的實驗，基于量子現(xiàn)象的隨機生成數(shù)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(guī)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(xiàn)出來的算力優(yōu)勢相當恐怖，論文表示，這款計算機可以再 3 分 20 秒內(nèi)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；在谷歌云服務器上執(zhí)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(shù)速率增長”，甚至超過了定義摩爾定律的指數(shù)速率，這種趨勢觀察到傳統(tǒng)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(zhí)行以前不可能完成的計算，“量子霸權”已經(jīng)實現(xiàn)。如果這篇論文能順利發(fā)表，那么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(xiàn)）。

目前，量子計算仍在賽跑階段，這也是各家尖端研發(fā)能力的一個展示舞臺。

關于“量子霸權”：

量子力學，這個曾經(jīng)經(jīng)典物理學天空上的那朵烏云，已經(jīng)不再只停留在理論階段，而是對各行各業(yè)都帶來了實際的影響，量子計算機，就是其中最值得期待的應用之一。量子計算機相較于傳統(tǒng)計算機有著諸多優(yōu)勢，為了更好地描述這種優(yōu)勢，加州理工學院量子理論學家、量子計算的教父級人物 John Preskill 于 2012 年提出了 Quantum supremacy 的概念，被翻譯為“量子優(yōu)勢”或“量子霸權”。

不過它跟傳統(tǒng)意義上的“霸權”沒關系，而是用來形容量子計算機相較于傳統(tǒng)計算機碾壓級別的技算能力優(yōu)勢。如果量子計算機可以解決經(jīng)典計算機上，無法解決的問題，不論這項任務本身是什么，是否有實際的意義，那么就代表實現(xiàn)了“量子霸權”。

誰能最早地宣布已經(jīng)實現(xiàn)了量子霸權，誰就會在量子計算的長跑中獲得先機。

量子計算很好，但別急著吹

關于量子，最著名的就是“薛定諤的貓”，就像那只可憐的貓?zhí)幵凇八篮蜕寞B加態(tài)”一樣，量子計算機的“0 和 1”也可以處于疊加態(tài)，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，量子比特可以制備兩個邏輯態(tài) 0 和 1 的相干疊加態(tài)，換句話講，它可以同時存儲 0 和 1。在理想狀態(tài)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(fā)展。每隔 18 個月，集成電路上可容納的元器件數(shù)目約增加一倍，計算機的計算性能也提升一倍。但傳統(tǒng)計算機的發(fā)展已經(jīng)進入瓶頸，在納尼的尺度上，摩爾定律放緩。

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

2017年10月，IBM在常規(guī)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制了 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(guī)模的問題可能還要５到７年。而從商業(yè)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夸大量子霸權，認為這并不意味著量子機器會迅速超越傳統(tǒng)計算機并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》雜志解釋：“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(tǒng)計算，二者是協(xié)作模式。

英特爾實驗室量子硬件總監(jiān)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(yè)上落地，還需繼續(xù)研發(fā)：“雖然這項馬拉松仍遙遙領先，但我們堅信這項技術的潛力。”