谷歌“量子霸权”,霸道在哪?

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人类目前最强的超级计算机还能能 一万年也能完成的计算,谷歌的量子计算机仅需50秒就能完成。

9月20日,据《金融时报》报道,谷歌的1个多 研究小组首次通过实验,演示了「量子霸权」的居于,证明量子计算机也能在实际算力上碾压一切经典计算机,包括当前最强的超级计算机。

关于该实验的记录,最初发表在NASA网站上的一篇论文中,但不久之后,论文就被撤下,截止目前,谷歌还未敲定媒体的置评请求。

「量子霸权」是哪此?

量子计算机的概念有一种新潮,早在第一台电子计算机埃尼阿克诞生20多年之后的1969年,科学家就提出了量子计算的可能。

经典的电子计算机,是基于数字电路的「通电」和「断电」有一种情况来实现运算的。对电路来说,这是有一种确切的情况,全是「0」之后「1」,这也之后亲们常说的「比特」。

量子计算机的不同之居于于,它由微观的量子来构成比特。可能量子居于叠加问题,之后 1个多 量子比特还还能能 一齐居于0和1有一种情况。这使量子计算机还还能能 并行避免多量数据,在传统计算机上,哪此数据是要按顺序依次避免的。多年以来,科学家总爱在试图证明量子计算机在算力还还能能 够绝对碾压传统计算机,这之后「量子霸权」(Quantum Supremacy)。

谷歌的量子计算实验装置| Google

量子计算机的比特也能以「叠加态」的形式居于,这也意味量子计算机在运算的过程中极易出错,即使是很小的震动,甚至是温度变化,时会 破坏量子比特的微妙情况。为了使量子计算机稳定工作,谷歌将自家的计算机封装在去1个多 密闭的金属容器里,容器结构的温度接近绝对零度,也能10毫开尔文(1开尔文的百分之一),是全宇宙最冷的地方。研究人员总爱在寻找有效的构建、管理量子计算机的法律方式。

在避免一点特定问题时,量子计算机能体现出「霸权」,但这有一种意味量子计算机就会完整性取代经典计算机。IBM量子计算研究总监Dario Gil就表示,「量子计算机相比经典计算机永远不用具有绝对的『霸权』,它们在不同的领域各具优势,未来两者可能协同工作。」

谷歌的优势

在此次「意外敲定论文」事件之后,谷歌早已在量子计算机领域取得领先。

去年,谷歌对外展示了一款拥有7三个白量子位的量子计算机,领先竞争对手IBM几乎同期敲定的53位机。但在此次「量子霸权」的实验演示中,谷歌使用的是另一款更小的计算机,名为Sycamore。这是一款54位的量子避免器,但其涵盖1个多 量子位无法达到标准,之后 谷歌只使用了其中5三个白量子位执行采样计算任务。

谷歌最先进的量子计算机Bristlecone | Google

在泄漏的论文中,谷歌描述了实验的过程。首先,谷歌用经典计算机生成了一系列量子指令,论文中称之为「量子门」,它们大概传统计算机中的逻辑门,也之后1或0,一点系列量子指令构成了1个多 「量子电路」。之后,一点量子电路被发送到量子计算机,通过居于纯0情况的量子位来执行运算。可能量子计算的不选择性,哪此结果会各不相同,当仍然有概率上的分布价值形式(有的结果总爱出现次数多,一点则少)。最后,量子计算可能基于结果的概率分布,输出结果样本。

最后,研究者将量子计算机输出的结果样本与之后经典计算机上模拟的结果进行比对,就能得出量子计算机执行计算的准确程度。谷歌有一种在此次实验中使用一台54位机,而全是最先进的73位机,之后可能随着量子计算机量子位的增多,经典计算机的算力将欠缺以对量子计算机的计算结果进行验证。

一名正在MIT攻读量子物理博士的知乎用户「少司命」对论文进行解读后,表示谷歌的实验「在最极端的情况下,对1个多 53比特20个cycle的电路采样一百万次,在量子计算机上还能能 50秒,而用目前人类最强的经典的超级计算机,同样情况下还能能 一万年。」

谷歌未公开自家量子计算机具体在执行哪此任务,或研究哪此方向。单就此次泄漏的论文来看,它大概在量子计算领域开了二根小圆孔,让亲们得以初窥量子计算机的强大算力,但更关键的问题仍在于未来的应用。

「霸权」引发的担忧

兴奋之余,「量子霸权」实现的消息也引发了不少担忧。

美国2020年总统候选人杨安泽在Twitter上表示,谷歌实现「量子霸权」意味不再有牢不可破的(加密)密码了。的确,我应该 暴力破解经过加密的密码还能能 耗费多量的算力,而量子计算机呈指数增长的恐怖算力,恰好会对密码学构成威胁。

但目前亲们还也能过于担心这件事,谷歌的量子计算机在执行特定任务时还还能能 展现出相比传统计算机的「霸权」,这有一种意味它也能被用来破解密钥。一名量子力学教授Scott Aaronson在接受采访时表示,当下主流的RSA加密法律方式也能被「几千个量子位」的量子计算机暴力破解,而目前还没法超过50个量子位的量子计算机。

理论上,量子计算机的庞大算力还还能能 在电池设计、药物开发、地外探索、机器学习等领域大施拳脚。NASA有一种和谷歌等媒体媒体合作协议开发量子计算机,之后希望也能使用量子计算机辅助调度航天任务,探测太阳系外行星。作为一家「AI优先」的公司,谷歌希望通过量子计算机执行机器学习任务,拓展AI的性能。

谷歌的第一代量子位元控制器| Google

只不过现在谈一点切或许还为时尚早。

一点学者可能对谷歌的实验法律方式提出了质疑,耶路撒冷希伯来大学的教授Gil Kalai就指出,谷歌的实验大概让量子计算机对经典计算机可能完成的「理想输出」进行采样,没法进行额外的计算就获得了结果。加州理工大学教授John Preskill也认为这全是一场「公平」的竞争,谷歌精心设计了1个多 「火山玻璃适合量子避免器的问题」供当时人的计算机避免。他认为我应该 实现更具普遍适用性的量子计算,仍还能能 技术上的飞跃。

谷歌实现「量子霸权」的消息放出后,身处同一领域的IBM研究总监Dario Gil对结果表示了祝贺,但他也表示,当时人很担心「霸权」(Supremacy)一点词可能会使外界对量子计算领域报以欠缺的期望。「亲们还能能 发明更具有实用价值的机器,这全是一两年的事,还能能 漫长的时间。」