當(dāng)?shù)貢r間10月23日，美國科技巨頭谷歌在英國《自然》雜志上刊登論文，宣稱其量子計算器已經(jīng)實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”(quantum supremacy)。谷歌首席執(zhí)行官桑德爾·皮查伊(Sundar Pichai)發(fā)表文章，說谷歌一共花費了13年的時間來達成這一突破。

“量子霸權(quán)”是什么？

“量子霸權(quán)”這一概念是2011年，美國理論物理學(xué)家約翰·普瑞斯基爾(John Preskill)提出。這里的“霸權(quán)”并非我們平時理解的“霸權(quán)主義”，量子霸權(quán)是一個專有名詞，意思是在處理同一個問題時，量子計算擁有了超越所有古典(非量子)計算機的能力，實現(xiàn)量子計算機特有優(yōu)勢。在物理實驗領(lǐng)域，由于迄今沒有任何一臺量子裝置在實際的測試中驗證這一能力，因此，誰能證明這種能力，就代表了實現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

“量子霸權(quán)”的實現(xiàn)之所以重要，是因為這就代表量子計算能力從理論變成了實際，隨之而來的就是新的計算能力的飛躍。

一般觀點認為，量子計算機至少需要 49 個“量子比特”才能達成“霸權(quán)”目標。量子比特(Qubit)與傳統(tǒng)計算機的比特(bit)具有截然不同的特性，傳統(tǒng)計算器只能在一個比特中表達“1”或者“0”，但由于量子效應(yīng)，量子字節(jié)的位置、方向、動量等數(shù)值無法得到明確定義，因此能夠同時表示“1”和“0”組成的疊加(superposition)狀態(tài)。根據(jù)谷歌CEO皮查伊文章，所以如果你有2個量子比特，就會同時有四種可能狀態(tài)，這種計算狀態(tài)會呈“指數(shù)級”增長。

谷歌的“量子霸權(quán)”

在公布論文前，谷歌已經(jīng)憑借著龐大的量子計算機規(guī)模在競爭中處于領(lǐng)先地位。2018年，谷歌展示了73量子比特計算機，該計算器明顯強于位列第二的競爭對手IBM在今年9月18日公布的53量子比特研究成果。

谷歌在《自然》的論文中表示，這次“量子霸權(quán)”實驗中，谷歌使用了規(guī)模較小的54比特Sycamore計算機。該計算機能夠在200秒內(nèi)完成世界上最強大的超級計算機花費10000年所需的隨機數(shù)計算量，這讓目前所有傳統(tǒng)計算機相形見絀。

巨頭之爭

早在2019年9月20日，谷歌曾向美國航空航天總署(NASA)提交了一份報告，稱其研發(fā)的量子計算機成功在200秒時間內(nèi)，完成現(xiàn)存最先進的傳統(tǒng)超級計算機 Summit 需1萬年時間處理的問題，全球首次實現(xiàn)量子霸權(quán)。

不過該報告后續(xù)引發(fā)了較多爭議，最終并未獲學(xué)界認可。

而美國另一科技巨頭IBM在9月谷歌聲稱“實現(xiàn)量子霸權(quán)”時就提出了質(zhì)疑。IBM在論文中批評，谷歌稱自己實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的說法具有誤導(dǎo)性。

由于谷歌的論文提前遭到泄露，IBM在21日發(fā)表博客，表示谷歌聲稱的“量子霸權(quán)”存在巨大缺陷，并沒有完全利用現(xiàn)代超級計算機的計算能力，Summit完成谷歌聲稱的計算只需要2天半，根本用不著一萬年。IBM說，在估算其傳統(tǒng)超級計算機執(zhí)行計算所需的時間時，谷歌“未能充分考慮大量磁盤存儲”的開銷。

盡管IBM想要淡化谷歌的成就，不過科學(xué)研究界人士對此表示歡迎，《紐約時報》稱科學(xué)家將此成果與萊特兄弟1903年的首次飛機飛行相提并論。

據(jù)介紹，此次“量子霸權(quán)”計算研究者隨后還會參與研究成果的討論。

來源：央視新聞