谷歌科學(xué)家稱已經(jīng)實現(xiàn)了一種近乎神話的計算狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，新一代量子計算機(jī)性能大大超過了世界上最快的超級計算機(jī)，也就是所謂的“量子霸權(quán)”。一個在谷歌Sycamore機(jī)器上工作的專家團(tuán)隊表示，他們的量子系統(tǒng)在200秒內(nèi)完成了一個計算，而一臺經(jīng)典計算機(jī)需要1萬年才能完成。

而IBM的一個競爭團(tuán)隊已經(jīng)對次說法表示懷疑：但如果得到驗證并加以利用，谷歌設(shè)備甚至可以使世界上最強(qiáng)大的超級計算機(jī)（每秒能夠執(zhí)行200萬億次計算）看起來就像21世紀(jì)初的翻蓋手機(jī)。

普通計算機(jī)，即使是人類已知的最快的計算機(jī)，也以二進(jìn)制方式工作：它們使用稱為位的微小數(shù)據(jù)片段執(zhí)行任務(wù)，這些數(shù)據(jù)片段永遠(yuǎn)只有1或0。然而，量子計算機(jī)上的數(shù)據(jù)片段可以同時是1和0，利用量子力學(xué)一些最令人難以置信的能力來創(chuàng)造成指數(shù)級的巨大信息量。這些量子被稱為量子比特，由于它們的雙態(tài)性質(zhì)可以極大地積累計算能力。在《自然》期刊上發(fā)表的一項研究中，這個國際團(tuán)隊設(shè)計了一個由54個量子比特組成的量子處理器，并用它來執(zhí)行與隨機(jī)數(shù)生成相關(guān)的任務(wù)。

Sycamore在200秒內(nèi)采樣并驗證了所有解決方案的準(zhǔn)確性，這一過程在普通機(jī)器上需要1萬年，換句話說，速度要快數(shù)億倍。麻省理工學(xué)院計算機(jī)研究員威廉·奧利弗(William Oliver)在一篇關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)的評論文章中寫道：在世界領(lǐng)先的超級計算機(jī)上，量子霸權(quán)地位超過當(dāng)今領(lǐng)先的經(jīng)典算法，這確實是一項了不起的成就，他將這一突破比作20世紀(jì)初萊特兄弟的第一次載人飛行，他們的飛機(jī)不是第一個飛行的空中交通工具，它也沒有解決任何緊迫的運(yùn)輸問題。

還沒那么快？

最重要的是事件代表了什么，而不是它實際完成了什么，這份關(guān)于“量子霸權(quán)”的第一份報告也是如此。然而，對“量子霸權(quán)”地位的追求還遠(yuǎn)未結(jié)束，研究作者自己也承認(rèn)需要更好的硬件和更先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)，以便真正利用量子的力量。量子計算的一些直接應(yīng)用可能出現(xiàn)在銘文軟件和人工智能中，但其計算最終可能促使更高效的太陽能電池板，藥物設(shè)計，甚至更快更好的金融交易。

該研究團(tuán)隊科學(xué)家們再本周三的宣傳也并非沒有爭議：在谷歌實驗室泄露的論文草稿上個月出現(xiàn)在網(wǎng)上后，運(yùn)行自己的量子計算程序的芯片制造商ibm表示：Sycamore計算機(jī)成就的說法被夸大了。IBM科學(xué)家在一篇博客文章中稱：普通超級計算機(jī)要達(dá)到Sycamore的性能需要10000年，而更像是使用最先進(jìn)傳統(tǒng)處理器的兩年半時間。因為‘量子霸權(quán)’這個術(shù)語的原始含義……是為了描述量子計算機(jī)可以做經(jīng)典計算機(jī)不能做的事情的點(diǎn)，這個門檻還沒有達(dá)到。

博科園｜Copyright AFP/Patrick Galey

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1666-5

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)