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IBM和谷歌在计算领域争夺量子霸权

2020-05-27 17:14:30来源:

这个月我们需要处理一个大的概念:量子霸权。这不是一个亚原子粒子被训练成CIA的终极杀手的故事,但现在患了健忘症,发现了一个阴谋。不,它是量子计算机可能能够解决一些经典计算机无法完成的任务,或者至少在宇宙剩余的生命周期内无法完成的任务。

如果没有这些,你可能会问,花费数十亿美元开发量子计算机有什么意义?这是一个很好的观点。量子霸权终有一天会实现,而且无论多么复杂的计算都不会超出我们的能力,这一想法是所有让量子霸权发挥作用的努力背后的原因。量子计算的关键在于亚原子粒子是怪异的,而这种怪异可以被组织起来做加法。从理论上讲,一台配置正确的量子机器可以做出普通计算机无法完成的计算。对于它如何运作的解释,从在许多平行宇宙中同时进行计算的想法,到湖泊中涟漪相互干扰的隐喻,直到只剩下一种可能性——这一定是答案。没有一个是令人满意的解释。

出乎意料的是,去年年底,一个由谷歌支持的团队宣布,他们已经取得了至高无上的成就:在200秒内完成一项计算任务(检查量子随机数生成器的输出),而传统的超级计算机需要1万年才能完成这项任务。谷歌使用了一种名为Sycamore的53量子位处理器,并在《自然》杂志上发表了一篇论文,该杂志是世界顶级科学期刊之一,也是该领域的PC玩家。

77年论文的作者约翰·M马提尼,谷歌的首席科学家量子硬件和实验物理学教授California-claim大学论文的文摘,他们已经取得了“显著增加速度比所有已知的经典算法,这是一个实验实现的量子霸权对于这个特定的计算任务,预示着万众期待的计算范例”。

然而,每当有人庆祝的时候,总有人喜欢过来给庆祝活动泼冷水,而这次是IBM,对量子计算机或者经典的超级计算并不陌生。而不是机器人代言人之间的叮当声,整个事件在学术论文的优雅语言中上演。蓝色巨人指出了一种不同的经典计算技术,这种技术可以在两天内完成随机数字检查,而且保真度要高得多。这实际上是一个保守的,最坏情况的估计,我们期望通过进一步的改进,模拟的经典成本可以进一步降低”。

谷歌的200秒声明仍然更快,但这并不是最初报道的全部内容。与其说是完全的霸权,不如说是量子优势。

IBM在一篇博客文章中引用了加州理工学院(Caltech)理论物理学教授约翰•普雷斯基尔(John Preskill)的话,这篇文章的作者包括该公司量子计算副总裁杰伊•甘贝塔(Jay Gambetta)等四位作家。普雷斯基尔在2012年创造了“量子霸权”一词。“它不会在一夜之间改变任何事情,但重要的是,量子计算机目前处于这样一个阶段,至少在某些领域,它们可以超越地球上最好的计算机。”“IBM继续赞扬谷歌的成就,说,“谷歌的实验是一个很好的演示superconducting-based量子计算的研究进展,展示最先进的门53-qubit装置形式,但它不应被视为证明量子计算机最高经典计算机。”

然后,Preskill自己也加入了争论,在Quanta杂志上发表了一篇专栏文章,该杂志旨在帮助公众理解一个非常复杂的课题,因此在很大程度上是量子物理学的电脑游戏玩家。,他讨论的问题与“量子至上”这个词本身,在祝贺Google在其成就和团队指出的主要问题,“抓,谷歌团队承认,以惊人的速度是他们的机器解决问题是精心挑选的目的只是为了证明量子计算机的优越性。

除此之外,这不是一个很有实际意义的问题。简而言之,量子计算机执行随机选择的指令序列,然后测量所有的量子位产生一个输出位串。这种量子计算的结构非常小,这使得传统计算机很难跟上,但也意味着答案的信息量不是很大。”

因此,如果量子霸权已经实现,它只是以一种对我们没有太大好处的方式实现——尽管随机数流确实在、密码学和任何需要不可预知结果的领域有应用。然而,可能性是无限的。谷歌本可以使用Sycamore来分解几个巨大的质数,这将对RSA加密电子商务产生相同的影响,就像开罐器对一罐豆子产生的影响一样。它可能已经发现了一种室温超导体,为突破铺平了道路,因为量子处理器不再需要冷却到绝对零度以上才能工作。

量子计算机还应该擅长解决优化问题,平衡电信基础设施、道路规划和空间游戏等领域的成本和效用。因此,尽管我们不应该期望量子人工智能开始控制我们后稀缺时代的星际社会,但一旦量子霸权完全出现,科学家们开始转向量子计算机来执行任务,事情就会变得非常有趣。