谷歌“量子霸权”来了,中国科学如何发力?

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量子霸权是指量子计算拥有的超越所有传统计算机的计算能力。

“量子霸权”长期以来被用于描述量子计算机发展的关键节点,指量子计算机能解决传统计算机无法解决的复杂难题,也就是展现量子优越性。而这是量子计算机距离实际运用的关键一步。其中,一个常被当作量子霸权的重要指标是量子比特(Qubit)数量,有学者认为,大概50个量子比特左右,量子计算机就能达到“量子霸权”。

10月23日,谷歌的《使用可编程超导处理器达到的量子霸权》论文以封面重磅的形式在英国《自然》杂志发表,表示已成功演示了“量子霸权”,让量子系统花费约200秒完成传统超级计算机要1万年才能完成的任务。

量子霸权是一个转折点,他充分证明了量子计算机的优势。

虽然“量子霸权”可以解决的问题目前还没有任何实用价值,但可以预见的是,不久的将来可能会为机器学习等领域带来突破和应用。

中国也早已雄心勃勃,志在与IBM、英特尔、谷歌等公司在量子计算领域展开竞争。

中国科学家组成团队,己对“量子霸权”研究实践,我们试目以待早日成功。








我是老天我爱星


  “量子霸权”一石激起千层浪。10月24日,《自然》杂志刊发了谷歌公司的一篇论文。在该论文中谷歌表示,其开发出一款54量子比特数(其中53个量子比特可用)的超导量子芯片“Sycamore”。基于Sycamore,谷歌对一个53比特、20深度的电路采样一百万次只需200秒。而目前最强的经典超级计算机Summit要得到类似的结果,则需要一万年。基于这一突破,谷歌宣称其率先实现了“量子霸权”。

  在接受媒体采访时,谷歌首席执行官Sundar Pichai认为,该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相比。

  真的“霸权”了吗?

  谷歌刚刚宣称实现“量子霸权”,同样在量子计算领域深耕的IBM就提出了质疑。

  IBM研究人员在发表的论文中写道,谷歌在实验中并没有充分挖掘超级计算机的潜力。如果按照IBM的方法来对超级计算机进行编程,仅需2.5天就能完成谷歌论文中量子计算机耗时200秒的任务。

  对此,中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授郭国平向《中国科学报》解释道,谷歌“一万年”结论的得出,是基于量子计算特性,相对经典计算机效率提升“粗暴计算得出的数字”,并没有考虑现在超级计算机在存储、网络传输等性能上的优化。

  “量子霸权”这一概念最早由加州理工学院理论物理学家John Preskill在2011年的一次演讲中提出,也可翻译为“量子优越性”或“量子优势”。衡量量子计算机实现“量子霸权”的标准是:能比经典计算机更好地解决一个特定计算问题。

  中国科学技术大学量子物理与量子信息研究部教授朱晓波告诉《中国科学报》,这是人类首次实验演示在一个计算复杂度被严格证明的问题上,量子计算机相较于经典计算机有着压倒性优势,因此有着重要的里程碑式意义。

  不过,他同时指出,由于谷歌此次只是将之应用在某一个特定问题上,且该问题目前还没有任何实用价值,因此不少同行认为其称自己实现“量子霸权”有过分夸大的嫌疑。有一派学者主张称之为“量子优越性”。

  是否进入计算新时代?

  谷歌此次成果是否为人类开启了计算的新时代?对此,专家们有着自己的理解。

  “谷歌确实开辟了量子计算机的新纪元。”国内某知名高校物理系一位要求匿名的教授说,当量子计算机可以操控53个量子比特的时候,它就不再是个“玩具”了。

  朱晓波亦认为,尽管它距离发展成可实用的计算机还有很遥远的路要走,但这是量子计算机的一个起点。

  郭国平则认为,Sundar Pichai关于“莱特兄弟试飞飞机”的类比还有一层含义。那就是,莱特兄弟首次成功试飞只离开地面飞行了12秒,这跟“蒸汽机刚发明出来时连小马驹都跑不过”是一个道理。但是,从基础研究到应用基础研究,谷歌一直坚持在做,这才是最重要的。

  郭国平作了一个类比:“量子计算机好比刚诞生的热兵器,使用火药的热兵器刚出现的时候,威力可能还不如弓箭等冷兵器。但是,在某一个点上,热兵器胜过冷兵器一筹,从此以后可能就会走上快速发展的道路。”

  中国何时实现?

  近年来,我国在量子计算相关领域的投入非常可观,并由此取得了诸多成果。

  “我国在超导量子计算领域近年来进展迅速。”朱晓波告诉记者,以中国科学技术大学、浙江大学和中国科学院物理所等为代表的单位先后创造了10个、12个、18个量子比特纠缠的新纪录,在国际上已经跻身一流的研究团队。

  此外,清华大学、南京大学、中国科学院武汉物理与数学研究所等高校院所,以及华为、腾讯、百度等企业,也在量子计算领域有相关研究或布局。

  朱晓波表示,从公开发表的论文来看,在量子处理器所集成的数量以及性能等综合指标上,“我国与谷歌存在一定的差距,但并没有明显的代差”。

  “我们前期已经突破了20个量子比特的超导量子计算技术,正在攻关50量子比特。如果能有效地组织起国内的核心力量,并提供足够的资源支撑,有望在两三年内迎头赶上。”朱晓波说。

  在量子计算机领域有着深刻研制体会的郭国平则认为,不能低估实现量子计算机的工程技术难度。因为要实现量子计算机,很大一部分工作就是解决工程实现问题。

  中国科学院院士、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿认为,中国要在量子计算领域迎头赶上,还需要做到两点:一是改变现在分散的格局,因为“游击战竞争不过大兵团”;二是摒弃以论文为导向的做法。

  “以前经费投到量子计算机这个主流方向上的很少,必须大力投入。与此同时,如果以论文为导向的做法不改变,投入再多钱也难以赶上。”郭光灿说。

 


崮乡莹莹


量子霸权是指量子计算拥有的超越所有经典计算机的计算能力。在物理实验上,迄今还没有任何一台量子装置在实际实验中展现出这种能力。

2018年9月,国防科技大学吴俊杰团队与上海交通大学金贤敏合作研究成果,被《国家科学评论》在线发表。

2019年9月20日,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

实现量子霸权,将代表超越经典的量子计算能力从理论走进实验,标志着一个新的计算能力飞跃时代的开始。实现量子霸权离实现实际的量子计算机尚有很大距离。当前实现量子霸权绝非易事。

中国时刻要有危机意识,大力发展科技,科技兴国,科技强国,同时也要加上我们的教育,



心半度


中国的科学技术发展一方面要瞄准世界的高端前沿;另一方面也要根据中国的国情和需要,发展自己急需的实用的科学技术,走自己的路。谷歌的“量子霸权”是个什么东西,搞清楚了再说。值得深思的是,国外是一会儿搞用予医疗的纳米机器人,一会儿又搞出了让人返老还童的长生不老药;量子霸权也好,区块链也罢,这些到底是些什么东西?在中国到底怎么发展,用予何处?都需要一一搞搞清楚。


踏遍青山52108330


“量子霸权”这一概念最早由加州理工学院理论物理学家John Preskill在2011年的一次演讲中提出,也可翻译为“量子优越性”或“量子优势”。衡量量子计算机实现“量子霸权”的标准是:能比经典计算机更好地解决一个特定计算问题。

不过需要认识到,量子计算机并非无所不能,只能是在进行某些操作时能够发挥快速的优势。还需要认识到的是,量子计算机还远不成熟。量子相干有时间限制,必须在退相干之前完成计算。就目前的技术看,量子比特越多,就越难保持量子相干。

另外,量子计算机距离商业化还有很长的道路,飞入寻常百姓家还是比较遥远的事情。一般认为,真正实现量子计算机的商业化,需要上百万个量子比特的处理器。


稳定获利才是王道


我们先看什么是“量子霸权”?它指的是量子计算器在某个有实用价值的程序上能比现有的古典计算机高效许多。请注意,一般人往往忘记这个定义中要求有实用价值的那部分。王孟源博士对此有详细的分析,有兴趣的小伙伴可以在观察者网上去看到,我就不一一展开。

只说下结论:Google实验最大的毛病在于他无法自行保证计算结果是正确的,事实上只是在一定概率上的近似。通俗一点说就是快,但不保证对。和古典计算的绝对精确来比计算的时间本身就是不公平的。

Google量子计算是先进的,但离实践应用还差九个数量级。现在宣称胜利,纯粹是忽悠大众的商业宣传。

比起来,我国的科学家已经在量子通信上取得了实际的进展,相信我们只要继续保持努力,戒骄戒躁,一定不会霸权旁落!


风歌曼舞


党和国家越来越重视科学技术,已经把科技创新上升为国家战略。这是我们实施科技强国战略最根本的政治保证。从科学技术工作方面来说,一

要加大科技研发的资金支持力度,二要加大科技创新人才的培养,三要加大科技成果的转化落地,是要重奖对科技进步有突出贡献的人员。


语山


从公开发表的论文来看,在量子处理器所集成的数量以及性能等综合指标上,“我国与谷歌存在一定的差距,但并没有明显的代差”。

  “我们前期已经突破了20个量子比特的超导量子计算技术,正在攻关50量子比特。如果能有效地组织起国内的核心力量,并提供足够的资源支撑,有望在两三年内迎头赶上。”朱晓波说。

  在量子计算机领域有着深刻研制体会的郭国平则认为,不能低估实现量子计算机的工程技术难度。因为要实现量子计算机,很大一部分工作就是解决工程实现问题。


人生情感职场


科技是一切霸权的根本,以美国为代表的西方绝对不肯在科技上输给中国,必会利用固有基础和优势,在关键领域取得霸权。中国已经有2025发展战略,争取在未来最重要的科研领域取得独立自主的发展和成就。当然针对美国的量子技术发展必须做出相应对策,加大科研扶持力度。请科研人员只争朝夕


莫林经略


诸子百家,百花争艳,何必要跟着美国人的屁股后面跑,科技的根就是数学,干就是哲学,这个科技数有数不清的分岔点,我们应该发展自己最有潜力的那些分枝,发展到极致,同样可以制约美国,跟着别人屁股后面永远吃的屁,而闻不到香


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