Google量子計算機遠遠超過了普通的計算技術,這一成就被稱為“量子霸權”。谷歌研究人員在一篇有關這項工作的部落格文章中說: “我們的機器在200秒內完成了目標計算,根據我們的實驗測量,我們確定要花掉世界上最快的超級計算機10,000年才能產生類似的輸出。”
谷歌週三在《自然》雜誌上披露了結果。在Google從事了十多年的工作之後,它才使用了自己的量子計算晶片Sycamore。
這項成就在9月份因過早的發表而備受關注,但這並不意味著經典計算機的終結就此開始,至少在當今的量子計算專家看來。量子計算機有望勝任某些特殊任務,例如優化投資組合和在分子水平上開發新藥,但並不是我們今天在計算機上所做的大多數事情。
不過,谷歌的研究結果確實提供了證據,表明量子計算機可能會脫離研究實驗室而走向主流計算領域。
有一個龐大的行業致力於改善傳統計算機,但是Google,Intel,Microsoft,Honeywell,Rigetti Computing和IBM等公司的少數昂貴實驗室也在追求通用量子計算機。量子計算機是很挑剔的裝置,僅在比絕對零度高一點的溫度上執行,從而最大程度地減少它們被打擾的可能性。
谷歌的速度測試在人工智慧,材料科學和隨機數生成等計算工作中得到了應用。
但是,於2012年提出“量子霸權”這個術語的物理學家Jim Preskill給這個想法潑了冷水。Preskill 10月在該論文過早發行後表示,Google選擇的測試很好地展示了量子計算的速度,但“除此之外,這並不是一個很有實際意義的問題” 。
到目前為止,從1945年的ENIAC到2019年的Apple的iPhone 11為止,幾乎每種數字裝置都被稱為經典計算機。它們的電子裝置依靠邏輯電路來完成諸如兩個數字相加,儲存單元儲存結果的操作。
△Google量子計算機看起來不像傳統機器
量子計算機是於傳統計算機完全不同的,它是依賴於控制諸如原子之類的超小物體的令人費解的物理規則。
經典計算機將資料作為1或0單個位儲存和處理,而量子計算機使用量子位進行資料處理。每個量子位可以通過稱為疊加的現象同時儲存1和0的不同狀態。
不僅如此,多個量子位還可以通過另一種稱為糾纏的量子現象結合在一起。這樣一來,量子計算機就可以同時探索各種可能的解決方案。
原則上,量子計算機的效能以指數級增長:增加一個量子位,那麼執行速度就翻倍。因此,量子計算工程師一直在努力增加其機器中的量子位數量。
谷歌研究人員在論文中說:“我們希望它們的計算能力將繼續以指數級速度增長。” 這甚至比摩爾定律對經典計算機晶片的單指數改進還要快。
Google的量子計算機有54個量子位,其中一個量子位工作不正常,所以只有53個量子位可用。這恰好與IBM最強大的量子計算機中的數字相一致。
但是,量子位並不是全部。不可避免的不穩定性會導致量子位丟失資料。為了解決該問題,研究人員也在研究糾錯技術,以使計算可以避開這些問題。
IBM雖然是量子計算的主要擁護者,但週一在一篇部落格文章中質疑了谷歌過早釋出的結果。
IBM研究人員寫道:“我們認為,可以在2.5天之內以更高的保真度在經典系統上執行同一任務的理想模擬,” 他們在自己的預印本中提出了不同的演算法和不同的經典計算機設計。
谷歌表示歡迎量子計算機模擬技術的改進,但谷歌表示,其整體結果“即使對於世界上最快的超級計算機來說,也是難以實現的,而且還會出現雙倍的指數增長。我們已經擺脫了傳統計算機的束縛,走向了完全不同的軌道。 ”
英特爾沒有對Google的結果發表意見,但確實表示,量子至上是“戰略基準”。
英特爾實驗室量子硬體總監Jim Clarke在一份宣告中說:“我們致力於將量子技術從實驗室轉移到商業化。”
一種已經通過名為Shor演算法的思想進行了數學證明的量子計算能力,正在破解當今的某些加密技術。
但是,這將需要更大的量子計算機和新技術突破來處理糾錯。
研究人員在論文中說:“實現量子計算的全部前景(例如,使用Shor的因式分解法)仍然需要技術上的飛躍。”
同時,美國政府和其他政府正在研究“後量子”加密方法,以應對量子計算的破解能力。
因此,至少就目前而言,量子計算雖然有著根本的不同,但並沒有使科技行業蓬勃發展。