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Google制造出53 Qubits量子计算器,达成量子霸权

字号+ 作者:May 来源:stpi.narl 2019-09-27 14:13

近日,谷歌短暂发表一篇实现“量子霸权”(Quantum Supremacy) 论文引起各方讨论,包括IBM 量子计算专家在内的质疑。因,不久前,IBM也刚发表53比特量子计算器,预计2019年10月于云端供研究人员和公司使用

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近日,谷歌短暂发表一篇实现“量子霸权”(Quantum Supremacy) 论文引起各方讨论,包括IBM 量子计算专家在内的质疑。因,不久前,IBM也刚发表53比特量子计算器,预计2019年10月于云端供研究人员和公司使用。
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据英国《金融时报》9 月20 日报导,谷歌(Google)研究人员发表一篇证明谷歌实现“量子霸权”的论文,发表于NASA 艾姆斯研究中心(Ames Research Center) 网站上,短暂发表后,很快被删除。但该论文已被多人下载,并在网上引起高度讨论。
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所谓“量子霸权”指的是量子计算器的计算能力超越传统计算器。其中,一个重要指标是量子比特(Qubit) 数量,有学者认为,达到50 个量子比特的量子计算器,被认为达到“量子霸权”。达到“量子霸权”的量子计算器将给人类文明带来重要影响,例如实现更快的AI、加速新药研发、自动驾驶车等等。不过,它也会对现有加密技术产生重大挑战,就是量子计算的超强运算力可能对金融交易加密产生巨大破解力。
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Google制造出53 量子比特的量子计算器
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谷歌的“量子霸权”计划是由加州大学圣巴巴拉分校的物理学家John Martinis主导Quantum AI Lab实验室进行研究。据DeepTech 曾专访谷歌Martinis时,透露出该实验室有三个主要的研究领域:
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第一个是研究通用型量子计算器(universal quantum computer),
第二个是连续性仿真器(continuous simulator),
第三个是量子退火(quantum annealer),类似D-Wave 公司在进行的研究。
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谷歌这篇论文标题为“基于可编程超导处理器的量子至上性”(Quantum supremacy using a programmable superconducting processor)。该论文描述,谷歌创建了一个名为Sycamore 的量子计算器,包含53 个量子比特。研究人员用它在执行了一系列操作仅须200 秒,而顶尖超算Summit 完成相同超算则需要10,000年。谷歌预计,量子计算器的性能将以“双指数速率”增长,远超主宰经典计算器的摩尔定律。
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IBM对Google论文的质疑
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IBM认为谷歌对执行具体计算并没有已知的用途,就不足以证实这个机器的通用性。这也是IBM 的研究部主管Dario Gil质疑谷歌该53 Qubuts量子计算进展的疑点。首先他认为,谷歌的系统是专门用于解决单个问题的专用硬件,并没有证明通用性。这点与IBM 所设计量子运算,是不相同的。
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对于量子计算器远胜于经典计算器的绝对'霸权'地位,他认为,其实两者各有千秋,各司其职,对于许多问题,经典计算器将仍然是使用的最佳工具。事实上,对于许多计算来说,它比传统机器要慢。目前,仅少数算法适合在量子计算器方能显现优势。IBM衡量标准是使用“量子优势”(Quantum Advantage)而不用 “量子霸权”。
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结语
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其实,在2017年底,谷歌曾发表72 Qubits量子处理芯片Bristlecone。但不清楚,未来拿来做甚么用、解决何用途?推测可能将72个量子比特连接在一起的系统太难控制了。所以,Google对系统进行了改造,创建Sycamore的53比特设计。该系统的任务是证明随机数生成器(random-number generator)确实是随机性的。尽管这项工作几乎没有实际应用,但谷歌研究人员表示:这种计算能力的其他最初用途,包括用于机器学习、材料科学和化学。
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目前,构建量子计算器须面对两个严峻挑战:纠正错误及串扰(crosstalk)问题。尤其当量子比特越多,易产生量子位会相互干扰,这问题的解决就变得越困难。对于量子计算器来说,即使是很小的温度变化或微小的振动也会破坏量子比特的微妙状态。在任何时间尺度内维持量子比特都非常困难,于是,退相干技术(Quantum decoherence)也就是解决微妙的量子性质的问题。
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其实,2018年底,由美国国家科学院、工程院和医学院联合组建的专家委员会发布了一份长达205 页的报告 Quantum Computing: Progress and Prospects(量子计算:成果与展望),旨在提供一个独立的评估报告,分析关于建造一个能解决现实全球性问题的实用量子计算器的可行性。报告的结论,认为想要5 到10 年后,拥有一台功能强大无比的量子计算器,这种可能性微乎其微。
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另一重要观察点,就是IBM将于下个月(2019.10)推出53 Qubits量子计算器于云端供研究人员和企业使用,这应该是一部通用型量子计算器。须经一段使用时间后,就可知道量子计算器实现优势,距离商业市场到底有多远或近了?








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