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谷歌已经实现“量子霸权”?有争议,不实用,但仍然伟大

2019-11-04 10:07
来源: 极客网

相信你已经听说谷歌宣称在量子计算方面取得突破,已经实现“量子霸权”。最强超级计算机要10000年完成的计算量,量子计算机只要200秒就能解决。量子计算的厉害之处可见一斑。什么是量子霸权?量子计算为何重要?谷歌量子计算到底发展到什么地步?为什么IBM表示不服?今天就随极客网来探究一番。

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什么是量子计算和量子霸权?

在我们的日常生活中,事件的可能性可以用0-100%来划分,没有负值,所以我们不会说有-30%的可能性会下雨。当我们搭建物理块时,比如用电子、光子搭建,它们遵守的可能性原则完全不同,这就涉及到另一个概念“amplitudes”(幅值),这个值有正、有负,甚至有可能更复杂。如果某事件可以以正幅值的形式发生,也可以以负幅值的形式发生,那么它的可能性就会消失,因为总幅值可能是0,事件永远不会发生。就这是所谓的“量子干涉”,量子世界正是根据这样的奇怪规则建立的。

假设有1000个量子比特,它们全都会相互作用,根据量子力学的游戏规则,1000个量子比特的每一种可能搭配方式都会有一个幅值。1000个量子比特能同时处于2种至1000种状态中,约有10的300次方种可能性,而宇宙中只有10的80次方个原子。

传统计算机使用0或者1的比特来存储不同信息,量子计算机使用量子比特存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1,也有可能既是0也是1。量子力学认为,一个原子可以同时处于两种状态。1个量子比特可以存储2种状态的信息,也就是0和1;2个量子比特就可以存储4种状态的信息,3个8种,4个16种。

谷歌量子计算机有53个量子比特,有2的53次方种状态,约为9 quadrillion(千万亿,1后面15个0)。科学家相信,用谷歌量子计算机完成计算时,它走1步,传统计算机要走9千万亿步。

那么什么是“量子霸权”呢?其实谷歌管它叫量子优势,不叫量子霸权,指的是量子计算的计算力超越经典计算机。

谷歌真的实现量子霸权了吗?

谷歌宣称已经实现“量子霸权”,全球媒体专家都是怎样看的?我们收集几个媒体的重要观点,让大家深入了解一下,量子计算到底意味着什么?谷歌是否真的实现了量子霸权?

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Vox:小块头也有大能力,谷歌量子计算机只有一张床大小

量子霸权这个术语是2012年提出来的,意思就是说量子计算机可以做一些事,但经典计算机跟不上它的速度。简单来说就是量子计算机的计算速度比常规计算机快很多。不过有许多人表示怀疑,认为量子计算机可能无法完成实际计算。

目前世界最快的经典计算机名叫Summit,归IBM所有,它有两个篮球场那么大。谷歌量子计算机很小,可能只有一张床那么大,名叫Sycamore。谷歌给Sycamore一个特殊的问题,让它解决,这个问题叫“随机电路建模”问题。

谷歌声称解决同样的问题经典计算机要1万年,而Sycamore量子计算机只要200秒。IBM表示怀疑,它认为最强大的超级计算机解决此问题只要两天半。

即使是这样,谷歌的成就也不容忽视。经典计算机要两天半解决的问题,量子计算机只要200秒。如果谷歌量子计算机更大一些,有70个量子比特,经典计算机要像它一样强大,体积可能有一个城市那么大。

在量子计算领域,在过去一段时间IBM一直是领先者,它并没有将“量子霸权”当成追求的目标。为什么?因为IBM认为所谓量子霸权只是一个人为设定的基准,即使你跨过了基准线,它可能还是没什么用。

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Gizmodo:量子计算也会犯错,对计算环境要求苛刻

尽管谷歌取得技术突破,但量子计算机还是会犯错。与外部世界的任何一点作用都可能会让量子比特出现错误。但谷歌的实验向我们证明,当量子比特越来越多时,人类预测错误的能力也会越来越强。

谷歌科学家Marissa Giustina说:“我们已经证明,我们能够理解这些错误。这是一个重要的工程、物理突破。”

当你接触量子计算程序,你会通过常规计算机界面来操纵,发出脉冲,它可以改变量子比特的赋值,和五线谱上的音符有点像。完成操作后,研究人员向我展示发送的脉冲是怎样的形状。

无论怎样,在科学层面,谷歌已经向我们展示更大、更复杂的量子系统,比之前的量子计算机都要复杂。从计算层面看,我们已经进入陌生领地,在这里量子计算机已经是可见可摸的设备,它能做经典计算机做不了的事。

难怪Marissa Giustina说:“现在我们已经进入计算新领域,通过其它工具你进不了。”

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