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美科技巨頭谷歌：我實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)” IBM：是嗎？

發(fā)布時(shí)間：2019-10-24 09:10:08

谷歌：我實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)” IBM：是嗎？

當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月23日，美國科技巨頭谷歌在英國《自然》雜志上刊登論文，宣稱其量子計(jì)算器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”(quantum supremacy)。谷歌首席執(zhí)行官桑德爾·皮查伊(Sundar Pichai)發(fā)表文章，說谷歌一共花費(fèi)了13年的時(shí)間來達(dá)成這一突破。

“量子霸權(quán)”是什么？

“量子霸權(quán)”這一概念是2011年，美國理論物理學(xué)家約翰·普瑞斯基爾(John Preskill)提出。這里的“霸權(quán)”并非我們平時(shí)理解的“霸權(quán)主義”，量子霸權(quán)是一個(gè)專有名詞，意思是在處理同一個(gè)問題時(shí)，量子計(jì)算擁有了超越所有古典(非量子)計(jì)算機(jī)的能力，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)特有優(yōu)勢(shì)。在物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，由于迄今沒有任何一臺(tái)量子裝置在實(shí)際的測(cè)試中驗(yàn)證這一能力，因此，誰能證明這種能力，就代表了實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

“量子霸權(quán)”的實(shí)現(xiàn)之所以重要，是因?yàn)檫@就代表量子計(jì)算能力從理論變成了實(shí)際，隨之而來的就是新的計(jì)算能力的飛躍。

一般觀點(diǎn)認(rèn)為，量子計(jì)算機(jī)至少需要 49 個(gè)“量子比特”才能達(dá)成“霸權(quán)”目標(biāo)。量子比特(Qubit)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的比特(bit)具有截然不同的特性，傳統(tǒng)計(jì)算器只能在一個(gè)比特中表達(dá)“1”或者“0”，但由于量子效應(yīng)，量子字節(jié)的位置、方向、動(dòng)量等數(shù)值無法得到明確定義，因此能夠同時(shí)表示“1”和“0”組成的疊加(superposition)狀態(tài)。根據(jù)谷歌CEO皮查伊文章，所以如果你有2個(gè)量子比特，就會(huì)同時(shí)有四種可能狀態(tài)，這種計(jì)算狀態(tài)會(huì)呈“指數(shù)級(jí)”增長。

谷歌的“量子霸權(quán)”

在公布論文前，谷歌已經(jīng)憑借著龐大的量子計(jì)算機(jī)規(guī)模在競爭中處于領(lǐng)先地位。2018年，谷歌展示了73量子比特計(jì)算機(jī)，該計(jì)算器明顯強(qiáng)于位列第二的競爭對(duì)手IBM在今年9月18日公布的53量子比特研究成果。

谷歌在《自然》的論文中表示，這次“量子霸權(quán)”實(shí)驗(yàn)中，谷歌使用了規(guī)模較小的54比特Sycamore計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)能夠在200秒內(nèi)完成世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)花費(fèi)10000年所需的隨機(jī)數(shù)計(jì)算量，這讓目前所有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相形見絀。

巨頭之爭

早在2019年9月20日，谷歌曾向美國航空航天總署(NASA)提交了一份報(bào)告，稱其研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)成功在200秒時(shí)間內(nèi)，完成現(xiàn)存最先進(jìn)的傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī) Summit 需1萬年時(shí)間處理的問題，全球首次實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。

不過該報(bào)告后續(xù)引發(fā)了較多爭議，最終并未獲學(xué)界認(rèn)可。

而美國另一科技巨頭IBM在9月谷歌聲稱“實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)”時(shí)就提出了質(zhì)疑。IBM在論文中批評(píng)，谷歌稱自己實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的說法具有誤導(dǎo)性。

由于谷歌的論文提前遭到泄露，IBM在21日發(fā)表博客，表示谷歌聲稱的“量子霸權(quán)”存在巨大缺陷，并沒有完全利用現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，Summit完成谷歌聲稱的計(jì)算只需要2天半，根本用不著一萬年。IBM說，在估算其傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算所需的時(shí)間時(shí)，谷歌“未能充分考慮大量磁盤存儲(chǔ)”的開銷。

盡管IBM想要淡化谷歌的成就，不過科學(xué)研究界人士對(duì)此表示歡迎，《紐約時(shí)報(bào)》稱科學(xué)家將此成果與萊特兄弟1903年的首次飛機(jī)飛行相提并論。

據(jù)介紹，此次“量子霸權(quán)”計(jì)算研究者隨后還會(huì)參與研究成果的討論。(央視記者徐德智)

來源：央視新聞網(wǎng)

千島湖新聞網(wǎng)　　編輯：于一

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