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持续投入十三年,谷歌终于在量子计算研究上迈出了第一步

就在近日,《Nature》杂志的官网放出了重磅消息,一个月前由NASA发表的曾引发IT界震动但又被火速撤销的那篇谷歌宣称已经实现“量子霸权”的论文重新发表了。谷歌宣称在量子计算领域持续投入十三年后,现在终于在量子计算研究上迈出了第一步。虽然在文章中,谷歌使用了“量子霸权”这样的说法来表明此次的进展。但实际上真的谷歌所言么。

根据谷歌的论文,谷歌是开发出了一款名为Sycamore的54量子比特数的量子芯片。这款量子芯片由铝、铟、硅晶片和超导体(约瑟夫森结)等材料组成,每个量子比特和临近的4个量子比特耦合。虽然在测试中,由于一个量子比特因为故障没有参与计算过程。但整个芯片还有53个量子比特和86个耦合器参与了实际的运算执行。

而根据谷歌的说法,此次用来测试量子芯片性能的方法,是对一个量子电路产生的随机数字采样 100 万次, Sycamore 芯片支持的量子计算机只需要 200 秒,同时维持很低的误差率。而如果使用目前世界最强超算 Summit则 需要 1万年。当然这只是谷歌的说法,相对于此IBM的量子计算机专家则有不同意见,他们认为使用超级计算机计算虽然会时间长一点,但也只需要2.5天,完全不需要谷歌宣称的如此夸张的时间。

而且谷歌在论文中宣称的所谓”量子霸权“也仅仅是只在这一特定计算任务上实现了而已。即便能够如谷歌预测的量子处理器的计算能力或将遵从“量子摩尔定律”,计算性能每几年就翻一倍。但量子处理器离实现真正的通用计算也还很遥远。也许离有价值的实际应用只差一个创造性的算法,但这样的算法却并不是很容易就能实现的,毕竟量子计算机和目前的电子计算机的差异是根本性的。要想真的实现量子计算机的通用算法,是需要对量子力学有深刻了解,并且还要能和量子芯片的特性结合起来。

虽然谷歌的量子芯片的确也遭到了不少质疑,但是谷歌 CEO Sundar Pichai 强调此次的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时的首次 12 秒成功试飞相比。而谷歌的研究团队也在媒体发布会上呼吁大家要有耐心,将目光放得更长远一些,更多关注于新研究中量子芯片性能和量子计算本质,而非纠结于量子霸权的实现与否,因为实现有价值的量子计算是一个耗时非常久的长期项目,需要所有人一起努力。

先不纠结谷歌是否真的已经实现了”量子霸权“。只是看截至目前为止,谷歌已经在量子计算的项目上持续投入了 13 年的精力。而根据目前的进展,也许谷歌仍然需要继续投入十年,才能最终在这个项目上获得能够商用的成果。那么是什么支撑谷歌数十年的投入一个可能需要花费数十年才能见成效的项目呢?说到底,一方面是谷歌对于未来科技发展的前瞻性,而另一个就是谷歌一向愿意投入可能对人类产生深远影响的基础研究项目。如这两年大放异彩的人工智能AlphaGo。希望以后中国也会出现如谷歌这样愿意投入基础前沿科学研究的公司。

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