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【美高梅线上平台游戏】杂志网站还在头版头条放出了谷歌的,新华社北京10月24日电

作者:美高梅线上平台游戏    来源:未知    发布时间:2020-04-21 17:49    浏览量:

量子计算机与传统计算机的一个主要区别是,传统计算机使用1和0存储信息并进行计算,而量子计算机使用的量子比特所能包含的信息则要多得多,理论上量子计算机的计算速度会大大超越传统计算机。

新华社北京10月24日电 新闻分析:人类首次实现“量子霸权”了吗

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2007年,D波公司宣布成功研制全球首台商用量子计算机,尽管在量子性等方面存在争议,但仍于2011年和2013年卖给美国洛克希德-马丁公司和谷歌公司各一台,其中卖给谷歌的量子计算机速度据称比普通计算机快3.55万倍。

新华社记者

一个多月前,美国科技巨头谷歌的一份研究报告现身美国国家航空航天局网站。尽管被火速撤下,但这篇报告抛出的一个重磅概念——“量子霸权”,引发各大外媒热议。

美 国南加州大学量子信息科技中心博士后王智慧对新华社记者说,大多数从事基础量子计算研究的实验室,所研究的系统涉及的量子比特数目仅为个位数,而D波量子 计算机的比特数目达到512,已经初步具有解决实际问题的规模。因而对其计算速度的研究,特别是与传统计算机在速度上的比较就成为亟待解决的一个问题。

谁也没想到“量子霸权”竟以如此戏剧性的方式到来。一个多月前,谷歌公司一篇声称首次实现“量子霸权”的论文被泄露到网上,引发诸多议论乃至质疑。10月23日,英国《自然》杂志正式发表这篇论文,又“一石激起千层浪”。

昨天,英国《自然》杂志正式刊登了谷歌的研究报告,杂志网站还在头版头条放出了谷歌的“官宣”:你好,量子世界!我们实现了“里程碑式的量子霸权”。

王 智慧是此次《科学》杂志论文的共同作者。她说,这项研究的重要意义就在于给出了“一个合理评估的标准程序”,主要内容是量子计算机能否带来整体计算速度的 提高,即所谓“量子加速”。具体来说,他们测量了问题难度提升时D波量子计算机与传统计算机所分别增加的计算时间,如果存在“量子加速”,那么量子计算机 增加的计算时间应该比传统计算机少得多。

什么是“量子霸权”?人类首次实现“量子霸权”了吗?中国量子计算研究离这个里程碑还有多远?

《自然》网站截图

在对洛克希德-马丁公司的D波量子计算机的测试评估中,研究人员没有找到“量子加速”的证据。王智慧说:“我们确实发现,在大批问题样本中,对某些具体问题的计算,量子芯片运行经典算法比传统计算机快。但就样本整体而言,我们没有探测到‘量子加速’。”

何为“量子霸权”

谷歌的科学家们宣称,他们的量子计算机进行了一项特殊的计算,其计算能力超出了传统计算机的“实际能力”,这在世界上尚属首次。

王智慧特别强调:“这并不意味着量子计算机不会超越经典计算机,因为有很多因素会掩盖‘量子加速’。”

“量子霸权”是量子计算研究中的一个术语。中国科技大学研究超导量子计算的朱晓波教授接受新华社记者采访时说:“如果量子计算机在某个特定问题上的计算能力超过了传统计算机,那么就被认为实现了‘量子霸权’。”

该公司估计,即使是最先进的传统超级计算机,完成同样的计算也需要1万年的时间,而谷歌的“西克莫”量子计算机只用了200秒。

她说,此次所研究的只是一类问题,有可能并非是量子计算机能最大限度发挥其长处的一类问题,有一些因素如输入问题参数的精度、操作温度等都会影响芯片的计算性能,“因而我们还是期待更确切的量子加速证据会在后续研究或者下一代更大更好的芯片中探测到”。

学术界也有观点指出,量子计算机实现相对于传统计算机的“霸权”,不能只限于某个特定问题,而是要能在更多实用性问题上超越传统计算机。因此有学者又提出了“量子优势”或“量子优越”等概念。不过,“量子霸权”这个概念已经有了广泛影响力。

据《纽约时报》报道,有科学家将谷歌的成就与莱特兄弟1903年的首次飞行相媲美。

D 波公司商业发展主管科林·威廉斯在接受《科学》杂志采访时反驳称,此项研究中所使用的问题太过简单,无法表现量子芯片的性能,“并非探测‘量子加速’的最 佳选择”。此前,D波公司共同创始人乔迪·罗斯还曾公开抨击此次研究的负责人、瑞士苏黎世联邦理工学院物理学家马蒂亚斯·特罗耶,称他的工作是“一派胡 言”。

“量子霸权”意义何在?现在公认量子计算机有超越传统计算机的潜力,“量子霸权”就是这一发展过程的关键节点。

连美国“第一女儿”伊万卡也在社交媒体上“蹭热度”,称美国正式实现‘量子霸权’,谷歌的项目是与特朗普政府、以及加州大学圣塔芭芭拉分校合作进行的。

(文/新华社)    

“这有点像热兵器的发展史,使用火药的热兵器刚出现的时候,威力可能还不如弓箭等冷兵器,但在某一个点上,热兵器的威力超过了冷兵器,从此以后就走上了快速发展的道路。”朱晓波说。

不过,对于这一此前已被泄露的“壮举”,美国老牌科技公司IBM表示不服。三天前,IBM就在其官网发表博文称,谷歌所谓要花1万年的计算,传统计算机在2.5天内就能完成,这还是保守估计。

因此,世界各个科技发达国家都在竞相追逐“量子霸权”。欧盟近年推出了量子技术旗舰计划,美国政府机构也在与科技企业巨头合作研发,一个多月前,谷歌这篇论文就是在美国航天局下属机构的网站上短暂出现又被删除。国际商用机器公司(IBM)、微软、英特尔等欧美科技企业也通过不同技术路径不断实现对更多量子比特的操纵。

“按照‘量子霸权’的最严格定义,这一目标尚未实现。”IBM直言。

谷歌实现了什么

IBM博文截图

谷歌公司首席执行官孙达尔·皮柴接受媒体采访时说,此次成果在量子计算发展史上的地位,可媲美飞行史上莱特兄弟发明飞机时成功的12秒首次试飞。

1万年和200秒

谷歌在《自然》杂志上发表的论文显示,最新实验基于一个包含54个量子比特的量子芯片“西克莫”。不过,由于有1个量子比特无法有效工作,处理器实际只用了53个量子比特。研究团队说,由这个处理器在200秒内完成的一项任务,如果用当前全球最好的超级计算机完成需要约一万年。

到底什么是“量子霸权”?

对于谷歌宣称实现“量子霸权”,业内专家看法不一。《自然》杂志专门为这篇论文配发了社论和观点文章等,认为谷歌的实验成功实现了“量子霸权”。美国麻省理工学院教授威廉·奥利佛在观点文章中说,这是量子计算领域的“里程碑”和“非凡成就”。

2012年,美国加州理工学院理论物理学家约翰•普瑞斯基尔提出了这一概念,指量子计算机可以做到经典计算机实现不了的事。

不过,量子计算赛道另一位“重量级选手”IBM却对此提出质疑。针对此前被泄露到网上的论文,IBM研究人员约翰·冈纳尔斯等人21日在阿奇夫论文预印本网站上贴出一篇论文,承认谷歌的实验非常好地展示了基于超导的量子计算领域进展,但认为,谷歌的量子计算机与现有超级计算机之间的差距并没有那么大,不应被视为实现了“量子霸权”。

《自然》网站报道指出,量子计算机的工作方式与传统计算机有根本的不同:传统比特不是“1”就是“0”,但是量子比特可以同时以多种状态存在。

他们认为,谷歌在用传统计算机模拟时优化水平不够,按IBM的计算,现有最好的超级计算机只需要2.5天就能完成前述计算任务,甚至还可能更快。

理论上,当量子比特“不可避免地”连结在一起时,物理学家可以利用它们波状量子态之间的干扰来进行计算。不通过这种方式,相关计算可能要花费数百万年的时间。

北京量子信息科学研究院研究员金贻荣接受新华社记者采访时说,谷歌最新正式发表的论文与之前在网上泄露的版本相比,他没有发现有太大的差别。也就是说,IBM的质疑对于最新发表的论文仍然有效。

具体来看,谷歌研制的“西克莫”量子芯片包含54个量子比特,每个量子比特都由超导环组成。由于有1个量子比特无法有效工作,芯片实际只使用了53个量子比特。

实际应用有多远

谷歌的“西克莫”量子芯片

金贻荣认为,“谷歌用来演示量子霸权的算法是毫无意义的,它不解决任何问题,其目的就是为了展示量子计算的潜力”。他提到,IBM近来倡导的“量子优势”概念,是要针对真实应用场景,展现出量子计算机超越传统计算机的能力。

报告显示,“西克莫”所进行的运算,是要证明一个随机数字生成器符合“随机”的标准。即使是现存最先进的传统超级计算机“顶点”,对量子电路的一个实例取样100万次也要耗时1万年,但“西克莫”仅用200秒便完成了运算。

IBM负责量子战略和生态的副总裁罗伯特·苏托尔此前接受新华社记者采访时指出,“量子霸权”这一概念本身并不具有太大意义,怎样利用量子计算机帮助人类解决金融、物流、医药等行业实实在在的问题,才是量子计算真正的发展方向。

谷歌量子计算团队负责人哈特穆特•尼文表示,该公司实现“量子霸权”的证据是无懈可击的。即使外部研究人员缩短了进行传统模拟的时间,量子硬件也在不断改进——这意味着在这个问题上,传统计算机不太可能迎头赶上。

或许很多重要技术诞生之初都离实用较远。威廉·奥利佛说,莱特兄弟发明的第一架飞机并不能解决运输等任何实际问题,但打开了一个新时代的大门。

“看来谷歌给了我们第一个实验证据,证明量子加速在真实世界的系统中是可以实现的。”澳大利亚新南威尔士大学量子物理学家米歇尔•西蒙斯说。

量子计算还有多久才能投入实用?有专家预计可能还需十年。不过朱晓波表示,在谷歌展示“量子霸权”后,大家希望未来三到五年内,使专用量子计算机在有重要实用价值问题上的处理能力超越经典计算机。

美国得州大学奥斯汀分校的理论计算机科学家斯科特•阿伦森认为,虽然谷歌上述成果的实际应用有限,“假设它是成立的,那么科学成就是巨大的。”

在量子计算赛道,中国研究人员也在奋起直追。中国科技大学以及浙江大学等机构研究人员都已成功研制了20个量子比特的量子处理器,正在研制50个量子比特以上的量子处理器,与谷歌相比仅落后一到两年。阿里巴巴、腾讯和百度等科技企业也相继布局量子计算。

事实上,早在上月底,谷歌相关研究报告的早期版本就出现在NASA网站上,但随后被迅速删除。美国《财富》杂志当时援引谷歌消息人士称,报告被撤回是因为该研究尚未经过同行评议。

“也就是说,一到两年后,我们中国人也可能实现自己的‘量子霸权’。”朱晓波说。(记者:张家伟、周舟、黄堃、彭茜)

“霸权”或只是“优势”

对于谷歌的“壮举”,其竞争对手IBM在一篇博文中予以了质疑。

IBM的研究人员指出,谷歌所谓“最先进的超级计算机大约需要1万年”完成的任务,在一个传统计算机系统上的理想模拟,只需要2.5天,而且保真度要高得多。这实际上还是对一个保守的、最坏情况的估计。谷歌在进行比较时,未能充分考虑“大量磁盘存储”。

“顶点”超级计算机,由IBM为美国能源部旗下橡树岭国家实验室开发建造

博文还援引“量子霸权”提出者普瑞斯基尔最近的观点称,这个词“加剧了对量子技术现状的过度炒作”,并且“通过与‘白人至上’的联系,唤起了一种令人厌恶的政治立场”。

IBM方面认为,“霸权”一词正在被几乎所有人误解,类似“实现量子霸权”的“标题党报道”会不可避免地误导公众。根据最严格的定义,这一目标尚未实现。

“量子计算机永远不会‘凌驾’于传统计算机之上,而是与它们协同工作,因为两者都有其独特的优势。”博文写道。

目前,IBM用来反驳谷歌的论文尚未经过同行评议。《自然》网站报道称,如果IBM是正确的,它将把谷歌的“壮举”降级为 “量子优势”,即量子计算机的计算速度比传统计算机快得多,但没有超出后者的能力范围。

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