美國谷歌公司研究人員近日在美國國家航空航天局（NASA）官網(wǎng)上發(fā)表論文，稱其所研究的量子計算機僅需3分20秒就可完成目前全球最快超級計算機（“超算”）“頂點”需一萬年才能完成的計算。
谷歌稱這是量子計算機發(fā)展的一個重要里程碑，并以此宣稱自己已經(jīng)成功實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。但這個“第一”充滿了爭議：NASA官網(wǎng)隨后刪除了論文，稱該研究尚未經(jīng)過同行評議，可能為誤發(fā)；對手IBM則稱該系統(tǒng)是專門為解決單個問題而設(shè)計的硬件，而非通用計算機。無論這個第一是否算數(shù)，研究人員普遍認(rèn)為，量子計算機距離解決任意實際問題還需要數(shù)年時間。
證明量子 優(yōu)勢的計算機
這篇論文的題目是“使用可編程超導(dǎo)處理器的量子優(yōu)勢”，并詳細(xì)介紹了谷歌所說的第一個只能在量子處理器上執(zhí)行的計算。英國媒體在這篇論文被刪除前保留了一份副本，“據(jù)我們所知，這個實驗標(biāo)志著第一個只能在量子處理器上進行的計算?！边@篇論文寫道。
據(jù)英國媒體20日報道，谷歌的量子計算機名為Sycamore，有54個超導(dǎo)量子位元，其中在測試期間工作的超導(dǎo)量子位元有53個。它的計算任務(wù)是“證明隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)字的隨機性”。
據(jù)報道，Sycamore能夠在3分20秒內(nèi)完成上述計算，而世界上最快的傳統(tǒng)超級計算機“頂點”解決同樣的問題大約需要1萬年。這意味著傳統(tǒng)計算機無法就此進行計算，并使得Sycamore成為第一個證明量子優(yōu)勢的計算機。
距離解決實際問題 還需數(shù)年時間
論文同時指出，盡管這臺計算機實現(xiàn)了“量子霸權(quán)的實驗”，并預(yù)示著“備受期待的計算范式的出現(xiàn)”，但它只能夠執(zhí)行單一的、高度技術(shù)性的計算，量子計算機距離解決實際問題還需要數(shù)年時間。
據(jù)報道，谷歌在2017年首次組裝了一臺量子計算機，但這次嘗試沒有成功，因為這個含有72個超導(dǎo)量子位元的系統(tǒng)太難控制了。后來，谷歌與美國國家航空航天局合作，共同開發(fā)量子計算機技術(shù)。不久后，谷歌開發(fā)出54個量子位元設(shè)計的Sycamore，用于實現(xiàn)新的突破。
然而，至少有一家競爭對手對谷歌宣稱的成就提出了質(zhì)疑。在接受英國媒體采訪時，IBM研究主管吉爾表示，谷歌宣稱已取得量子霸權(quán)地位“完全是錯誤的”。吉爾說，谷歌的系統(tǒng)是專門為解決單個問題而設(shè)計的硬件，并不是一臺通用計算機。在開發(fā)量子計算機的競爭中，IBM是谷歌的最大競爭對手。
量子霸權(quán)
加州理工學(xué)院教授普雷斯基爾在2012年提出了“量子霸權(quán)”的概念，即量子計算機能在特定問題上超越世界上性能最好的經(jīng)典計算機。
量子力學(xué)法則
量子計算機依據(jù)一套完全不同于經(jīng)典計算機的量子力學(xué)法則運行。量子位是量子計算機使用的基本信息單位。經(jīng)典計算機中的比特為0或1，基于此進行二進制運算。量子位利用了被稱為疊加的量子現(xiàn)象，這意味著它們本質(zhì)上同時以1和0的形式存在。
計算方法
量子計算機在計算方面的優(yōu)勢在于，它成倍地增加了可以處理的信息量——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，這已經(jīng)是個天文數(shù)字。
“IBM Q系統(tǒng)1號”有面包車大小
在今年1月的消費電子展上，IBM推出了第一臺商用量子計算機。這臺電腦被稱為“IBM Q系統(tǒng)1號”，大約有一輛面包車那么大，通過云計算提供計算能力。
盡管“IBM Q系統(tǒng)1號”還遠(yuǎn)不是一種實用的計算設(shè)備， 但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為它比以前的量子計算機更加可靠——量子計算芯片非常不穩(wěn)定，容易受到熱電干擾，而IBM的新設(shè)計能夠?qū)⑦@種干擾降到最低。
一些專家也表示，雖然Sycamore可能成功地完成了上述任務(wù)，但它很可能是經(jīng)過訓(xùn)練才得以處理這個任務(wù)的，這意味著它不會在其他沒有經(jīng)過訓(xùn)練的任務(wù)上取得同樣的成功。
前景巨大 應(yīng)用廣泛
研究人員對量子計算機的發(fā)展更為樂觀?！肮雀枳罱紝崿F(xiàn)量子霸權(quán)的成就是里程碑式的?！?u>英特爾量子硬件主管克拉克說，“我們將和業(yè)界一起努力，快速推進相關(guān)領(lǐng)域的研究，以實現(xiàn)量子計算的真正潛力。雖然這項技術(shù)的研發(fā)還處于馬拉松比賽的前1公里，但我們堅信它的潛力?！?/p>
南加州大學(xué)的里德爾教授也稱贊谷歌系統(tǒng)減少了“串?dāng)_”，即量子計算機的量子位相互干擾的問題。“（谷歌）展示了一條量子計算的道路，一旦你擁有了一臺能完全糾正自己錯誤的量子計算機，就會看到無限可能?！彼f。
谷歌預(yù)計，量子計算機的能力將以“雙指數(shù)速度”增長，而傳統(tǒng)計算機長期以來一直遵循摩爾定律，即每隔18個月左右，計算機的能力就會增長一倍。
研究人員預(yù)計，量子計算能力一旦開發(fā)出來，量子計算機有望在密碼學(xué)、化學(xué)、人工智能和機器學(xué)習(xí)等不同領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。
來源：科技UP
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