谷歌承認已經取得量子優勢，現在怎麼辦？

第一個實現量子優勢的戰鬥已經結束，谷歌顯然取得了勝利。

今天，谷歌在《自然》雜誌上發表的一篇文章中宣佈，在上個月的一次洩密事件中，谷歌終於完成了計算機基準測試。谷歌稱，該公司的量子計算機執行在一個名為Sycamore 的54量子位元晶片上，只用了3分20秒就計算出了一個問題，而這個問題需要世界上最快的計算機用1萬年才能解決。

傳統計算機的位元要麼是1，要麼是0，而量子計算機的位元叫做量子位元，可以同時存在於多個狀態中。因此，像Sycamore 這樣的處理器攜帶的資訊量是當今最強大的經典超級計算機的兩倍，並且計算量呈指數增長。

谷歌和加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的實驗物理學家約翰·馬丁尼斯在週三的新聞釋出會上說: “我們現在有一個非常好的、穩定的處理器，儘管我們一直在研究它。”。谷歌顯然已經準備好了三四塊這樣的Sycamore 晶片，可以在實驗室中使用，並且聲稱它可以在幾天內生產出一個新的晶片。該團隊使用自動化軟體來校準、測試和驗證計算機硬體是否正常工作。

為了證明Sycamore 處理器的勇氣，科學家們開發了一項任務，這項任務對於傳統計算機來說極具挑戰性。由馬蒂尼斯領導的研究小組，要求量子計算機描述一個加速的量子隨機數發生器的輸出。

(據《自然》雜誌報道，在實驗期間，晶片的54個量子位中只有53個處於工作狀態。馬蒂尼斯說，其中一個與量子位相連的線性諧振器被破壞了。)然而，處理器在四分鐘內完成了任務。

量子計算是極其困難的。處理器對環境中的細微變化極其敏感，並且容易出錯。一個遠距離的震動，錯誤的微波脈衝，或者輕微的噪音都可能使整個計算崩潰。

為了確保處理器正常工作，以及量子領域的計算，該團隊使用了一種稱為交叉熵基準測試的演算法，該演算法測試量子計算機和經典計算機上執行的電路。如果有一個錯誤，比如一個翻轉位，演算法就會顯示零訊號。“這是一個非常獨特的演算法，因為它迫使你把每件事都做對，”馬丁尼斯說。

谷歌的Sycamore 處理器計算能力有限，只能證明這項技術是有效的。馬蒂尼斯說: “這樣做的全部意義不在於進行經典計算，而在於建造一臺強大的量子計算機。”。

多年來，這家科技巨頭一直與IBM 展開激烈的競爭，爭取成為第一個實現這一關鍵里程碑的公司。上個月，在谷歌(Google)的《自然》(Nature)論文的早期版本在美國宇航局(NASA)艾姆斯(Ames)網站上發表幾天後，IBM 宣佈，它自己的53量子位量子計算機是世界上最快的。

繼續與谷歌爭奪量子王座。在本週早些時候發表的一篇預印文章中，谷歌表示，使用一種不同的方法，一臺經典的超級計算機只需要2.5天就可以完成計算，而不是1萬年，這抑制了谷歌的說法。這篇論文還沒有經過同行評審。今天，IBM 的科學家發表了一份宣告，挑戰谷歌。

雖然這項技術的可行性令人興奮，但這些超高速量子計算機距離進軍商業市場還有很長的路要走。儘管如此，谷歌聲稱即使是這樣的計算也會影響到像加密貨幣這樣依賴於加密和隨機生成安全金鑰的領域。

在未來，一旦量子計算獲得更多的進展，它可能會徹底改變我們計算大得離譜數字的方式，尋找新的生物分子，等等。馬丁尼斯相信，谷歌(Google)和IBM 等公司最終將能夠開發出帶有1000多個量子位元晶片的量子計算機，從而開啟科學探索的新時代。

去年9月谷歌的論文洩露後，加州理工學院(caltech)的理論物理學家約翰•普雷斯基爾(John Preskill)——他創造了“量子優勢”(quantum supremacy)這個術語——為廣達(Quanta)雜誌撰寫了一篇。“據稱，谷歌取得的量子優勢里程碑，是探索實用量子計算機的關鍵一步。”他寫道。