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科学家评Google“量子霸权”:离实际上运用还很漫长

发布日期:2019-10-25 19:32:51
中国时间10月25日信息,10月23日,谷歌公司的科学研究工作人员在美国《大自然》(Nature)杂志期刊上论文发表称,她们已取得成功演试了“量子霸权”(quantum supremacy)。说白了量子霸权,实际上指的是量子计算机对经典电脑的跨越,其与运算工作能力远高于经典电脑,能够处理经典电脑在有效時间范围之内不可以处理的难题。
有关量子霸权的探讨听起來好像有点儿耳熟。美国国家航空航天局(NASA)对这篇毕业论文也有一定的奉献。早就在9月中下旬,NASA就“不经意”军委委员此项最新消息的量子计算科学研究发布在官在网上,声称“量子霸权”早已保持,随后又快速将其撤掉。尽管发布的時间并不是长,但这篇毕业论文早已造成了互联网上一片波动。这并不是怪异,由于谷歌公司宣称,她们的量子计算机能够在200秒内进行超级计算机必须1萬年才可以进行的事儿,那样的成效真的是太让人惊讶了。

Sycamore量子CPU的合理布局(a)和外型(b),集成ic中有54个量子比特,每一量子比特(深灰色)根据耦合器(天蓝色)与近期的量子比特相接
超级计算机和量子计算机的重要差别取决于他们储存信息内容的方法。超级计算机和一切传统式电脑一样,是二进制位的,解决的是1和0的难题;针对量子计算机,则涉及量子比特的难题,能够假定0和1的一切排序。但是,这并不等于量子比特能够像薛定谔的猫一样,另外是2个互相分歧的物品——即是活的也是死的,或是即是0也是1。
如同基础理论电脑生物学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)在他的搏客中常说,量子比特是“此和彼的繁杂线性组合”,也就是说,是0和1的繁杂线性组合。也许最贴近的相对应当是“将会是那样,也将会是那般”。阿伦森强调,简易而言,你能把量子计算机界定为一台运用这类新式“概率”的电脑。
为何运用这类“概率”就能授予量子计算机说白了的“霸权”?德国法兰克福高等学校研究所的基础理论科学家萨宾·霍森费尔德(Sabine Hossenfelder)表述道:“以便给你掌握量子计算机的工作能力,你能想像一下:根据物理学式子的标值解,在经典电脑上仿真模拟量子计算机。”
“当你那么做,”她然后说,“那麼经典电脑的测算承担就会伴随着仿真模拟的量子比特的总数呈指数值提高。你能在个人计算机上开展2或4个量子比特的测算,但假如是50个量子比特,就必须一个超级计算机集群服务器。一切超出50个上下量子比特的测算现阶段都难以达到,最少在一切有效的時间内都没法测算。”
Google的量子计算机是一个名叫“Sycamore”的蓝紫色集成ic。Sycamore的本意是梧桐树,在毕业论文中得出的集成ic照片上,可以看一边刻着“Google AI Quantum”,另一边则刻着“Sycamore”和一棵梧桐树的图样。这一量子CPU被设计方案成应用54个纳米管transmon量子比特。因为在其中一个量子比特不可以一切正常工作中,因而她们在试验中应用了53个量子比特,在一个“伪随机量子电源电路輸出的取样每日任务”军委委员其计算速度与“最优秀的超级计算机”开展了较为。科学研究工作人员表达,Sycamore的测算基本上沒有构造,这使它变成“标准检测的适合挑选”。与之对比,传统式电脑的运作速率就看起来非常迟缓。她们小结说,Sycamore的取得成功“意味着一个倍受希望的测算范式即将来临”。
2012年,加州理工学院的基础理论科学家、量子信息内容与化学物质研究院院长约翰·普雷斯基尔(John Preskill)明确提出了“量子霸权”一词,之后这变成一个里程碑式的语汇。普雷斯基尔的本意是用量子霸权来叙述量子计算机发展趋势的重要连接点。他当月在《量子》(Quanta)杂志期刊上写到:“我要注重,如今是人们这一星体在历史上的一段独特時期,根据量子物理学基本原理的信息科技大势所趋。”他好像在说,Google的试验結果后边还应当再加一两句注释。
“如同Google精英团队所认可的那般,她们的设备主要表现出令人震惊的计算速度,但所处理的难题历经了用心选择,目地仅仅以便展现量子计算机的优势,”普雷斯基尔填补道,“在别的层面,(量子计算)并沒有很大的现实意义。”霍森费尔德也是一样的观点。他说,如今的量子计算机好像还仅仅“生物学家的新小玩具”,由于“虽然随机变量的造成能够用于查验量子霸权,但并足以测算出一切有效的結果。”
即便如此,普雷斯基尔仍表达Google获得了探寻量子计算机应用性的关键一步。他觉得,为即将来临的“新时期”造就一个语句是很必须的,这一语句就是说NISQ(noisy intermediate-scale quantum),即“噪杂中小型量子”。在其中的“噪杂”(noisy)含意就是说“不精准的”。针对量子比特,愿意得到无不正确的数值依然真的很难——量子计算机运作的時间越长,它累积的不正确越多多,数值越多不靠谱。“中小型”(Intermediate-scale)的含意则是,如今的量子计算机恰好能够保证Google所做的事儿,即在一些每日任务中毫不费力地战胜超级计算机,展现量子计算的优势。可是,量子计算机很小了,数最多只能几十个量子比特,做出不来一切有使用价值的事儿。因此,假如想跨越NISQ时期,还必须非常长的時间。
针对量子霸权,现阶段人们还没哪些好兴奋的。“创造发明(NISQ)这一专业术语,事实上是想让投资人坚信量子计算将在将来几十年造成实际上运用,”霍森费尔德说,“NISQ的难题取决于,尽管他们将会迅速就能付诸行动,但没有人了解怎样运用他们测算出有效的結果。”或许始终不容易许多人了解。“现在我很担忧量子计算会踏入核聚变的旧路,始终满怀希望,但又始终不容易真实保持,”霍森费尔德填补道。
能够了解的是,Google的科学研究工作人员以及NASA合作方对这类系统性风险得出了更积极主动的表述。她们强调,如今的量子计算还处在“衔接”环节,从单纯性的学术著作,到变成打开新式数学计算的重要,也有很长的路要走,“人们间距有使用价值的短期内运用只能一步之遥”。谁又能了解,这一天会何时来临呢?

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