老派超级计算机技不如人,谷歌量子计算机一骑绝尘实现量子霸权

老派超级计算机技不如人,谷歌量子计算机一骑绝尘实现量子霸权

Google量子计算机远远超过了普通的计算技术,这一成就被称为“量子霸权”。谷歌研究人员在一篇有关这项工作的博客文章中说: “我们的机器在200秒内完成了目标计算,根据我们的实验测量,我们确定要花掉世界上最快的超级计算机10,000年才能产生类似的输出。”

谷歌周三在《自然》杂志上披露了结果。在Google从事了十多年的工作之后,它才使用了自己的量子计算芯片Sycamore。

这项成就在9月份因过早的发表而备受关注,但这并不意味着经典计算机的终结就此开始,至少在当今的量子计算专家看来。量子计算机有望胜任某些特殊任务,例如优化投资组合和在分子水平上开发新药,但并不是我们今天在计算机上所做的大多数事情。

不过,谷歌的研究结果确实提供了证据,表明量子计算机可能会脱离研究实验室而走向主流计算领域。

有一个庞大的行业致力于改善传统计算机,但是Google,Intel,Microsoft,Honeywell,Rigetti Computing和IBM等公司的少数昂贵实验室也在追求通用量子计算机。量子计算机是很挑剔的设备,仅在比绝对零度高一点的温度上运行,从而最大程度地减少它们被打扰的可能性。

谷歌的速度测试在人工智能,材料科学和随机数生成等计算工作中得到了应用。

但是,于2012年提出“量子霸权”这个术语的物理学家Jim Preskill给这个想法泼了冷水。Preskill 10月在该论文过早发行后表示,Google选择的测试很好地展示了量子计算的速度,但“除此之外,这并不是一个很有实际意义的问题” 。

到目前为止,从1945年的ENIAC到2019年的Apple的iPhone 11为止,几乎每种数字设备都被称为经典计算机。它们的电子设备依靠逻辑电路来完成诸如两个数字相加,存储单元存储结果的操作。

老派超级计算机技不如人,谷歌量子计算机一骑绝尘实现量子霸权

△Google量子计算机看起来不像传统机器

量子计算机是于传统计算机完全不同的,它是依赖于控制诸如原子之类的超小物体的令人费解的物理规则。

经典计算机将数据作为1或0单个位存储和处理,而量子计算机使用量子位进行数据处理。每个量子位可以通过称为叠加的现象同时存储1和0的不同状态。

不仅如此,多个量子位还可以通过另一种称为纠缠的量子现象结合在一起。这样一来,量子计算机就可以同时探索各种可能的解决方案。

原则上,量子计算机的性能以指数级增长:增加一个量子位,那么运行速度就翻倍。因此,量子计算工程师一直在努力增加其机器中的量子位数量。

谷歌研究人员在论文中说:“我们希望它们的计算能力将继续以指数级速度增长。” 这甚至比摩尔定律对经典计算机芯片的单指数改进还要快。

Google的量子计算机有54个量子位,其中一个量子位工作不正常,所以只有53个量子位可用。这恰好与IBM最强大的量子计算机中的数字相一致。

但是,量子位并不是全部。不可避免的不稳定性会导致量子位丢失数据。为了解决该问题,研究人员也在研究纠错技术,以使计算可以避开这些问题。

IBM虽然是量子计算的主要拥护者,但周一在一篇博客文章中质疑了谷歌过早发布的结果。

IBM研究人员写道:“我们认为,可以在2.5天之内以更高的保真度在经典系统上执行同一任务的理想模拟,” 他们在自己的预印本中提出了不同的算法和不同的经典计算机设计。

谷歌表示欢迎量子计算机仿真技术的改进,但谷歌表示,其整体结果“即使对于世界上最快的超级计算机来说,也是难以实现的,而且还会出现双倍的指数增长。我们已经摆脱了传统计算机的束缚,走向了完全不同的轨道。 ”

英特尔没有对Google的结果发表意见,但确实表示,量子至上是“战略基准”。

英特尔实验室量子硬件总监Jim Clarke在一份声明中说:“我们致力于将量子技术从实验室转移到商业化。”

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一种已经通过名为Shor算法的思想进行了数学证明的量子计算能力,正在破解当今的某些加密技术。

但是,这将需要更大的量子计算机和新技术突破来处理纠错。

研究人员在论文中说:“实现量子计算的全部前景(例如,使用Shor的因式分解法)仍然需要技术上的飞跃。”

同时,美国政府和其他政府正在研究“后量子”加密方法,以应对量子计算的破解能力。

因此,至少就目前而言,量子计算虽然有着根本的不同,但并没有使科技行业蓬勃发展。

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