谷歌表示已经实现了“量子计算至上”

  Google声称其量子处理器可以在200秒内解决问题,而普通机器则需要10,000年的时间。

谷歌表示已经实现了“量子计算至上”

  在本周发表的一项新研究中,谷歌的工程师声称他们是第一个实现“量子计算至上”的公司。这个神话般的术语描述了越过阈值,量子计算机可以做传统计算机无法做的事情。

  很难理解量子计算机是如何工作的,但是如果我们要简化事情,要旨是数字计算机需要将数据编码为二进制数字(位),每个数字始终处于两个确定状态之一(0或1),而量子计算机则使用量子位,也称为量子位。

  量子比特是数字比特的量子模拟,它以1s和0s编码信息。关键的区别在于,由于称为叠加的量子怪癖,一个量子位可以同时在两种状态下存在 。

  就像说一个开关同时打开和关闭,或者水同时流过或不流过管道一样,这在日常生活中绝对没有意义,但在量子域中很少事情是合理的。

  两个量子比特可以对四个值执行运算,对三个值执行三个运算,依此类推,以二的幂进行运算。当今的计算机具有数百万个晶体管。现在想象一下一个可以处理数百万个量子位的量子逻辑门。计算能力是闻所未闻的。

  该领域仍处于起步阶段,但是已经进行了实验,其中量子计算操作只在极少数的量子位上执行。问题是设计一种量子计算机,该量子计算机不会因振动,温度波动,电磁波和与外界环境的其他相互作用引起的退相干而使量子位失效,从而最终破坏了计算机的奇异量子性质。

  谷歌研究人员在一份新论文中宣布了一项重大突破。他们声称他们的54量子位量子处理器Sycamore能够在200秒内解决随机数生成问题,而普通机器则需要10,000年的时间。

  麻省理工学院计算机研究员威廉·奥利弗(William Oliver)在评论中写道:“在当今世界领先的超级计算机上,对当今领先的经典算法的量子至上性的证明确实是一项了不起的成就。” 奥利弗说,这一发现与莱特兄弟在20世纪初进行的首次有人驾驶飞行处于同一水平。

  奥利弗写道:“他们的飞机并不是第一个飞行的机载飞机,也没有解决任何紧迫的运输问题。”

  “事件所代表的是最重要的,而不是实际完成的事情。关于量子计算至上的第一份报告也是如此。”

  也有批评者对此表示怀疑。拥有自己先进的量子计算部门的IBM研究人员表示,Sycamore的性能被夸大了。IBM自己的计算表明,一台普通计算机要花费大约2.5年才能达到Sycamore的壮举,而不是Google声称的10,000年。他们说,因此,谷歌的主张完全被夸大了。

  他们写道:“因为'量子至上'一词的初衷是……描述量子计算机可以做经典计算机不能做的事情的点,所以这个门槛还没有达到。”

  另一件需要处理的事情是,尽管这台机器令人印象深刻,但距离实用还差很远。Sycamore仍然会产生错误,并且要纠正这些错误,量子计算机将不得不用几个不太可靠的量子位(“物理”量子位)对单个更稳定的量子位(“逻辑”量子位)进行编码-这将使机器能够维护更长的量子态。

  不过,发表这项新研究的Google的76位作者非常乐观。他们写道:“我们只是远离有价值的近期应用程序的一种创新算法。”

  研究结果发表在“ 自然 ”杂志上。


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