谷歌“量子霸權(quán)”實(shí)現(xiàn)了？幾秒計(jì)算量相當(dāng)于傳統(tǒng)超算 47 年！

量子計(jì)算機(jī)被科學(xué)界廣泛認(rèn)為是計(jì)算能力提升的關(guān)鍵點(diǎn)，其擁有的前所未有的計(jì)算能力或許能夠幫助人們突破科學(xué)研究的瓶頸。

近日谷歌宣布研發(fā)出了一款量子計(jì)算機(jī)，它可以在幾秒內(nèi)完成目前最好的超算需要 47 年才能完成的計(jì)算，這一突破將證明這種實(shí)驗(yàn)用機(jī)器可以勝過傳統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

(資料圖片)

" 量子霸權(quán) " 的爭(zhēng)議

2019 年，谷歌聲稱自己是第一家實(shí)現(xiàn) " 量子霸權(quán) " 的公司，這一稱號(hào)是量子計(jì)算機(jī)超越現(xiàn)有機(jī)器的一個(gè)里程碑。

這在當(dāng)時(shí)引起了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的質(zhì)疑，他們認(rèn)為谷歌夸大了自已的計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)之間的區(qū)別。

競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 IBM 指出，谷歌的 Sycamore 量子計(jì)算機(jī)能夠完成的任務(wù)并不是特別困難，從技術(shù)上講，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也可以完成，也就是速度慢一點(diǎn)。

關(guān)于谷歌的 " 量子霸權(quán) " 之爭(zhēng)持續(xù)了數(shù)年之久后，其在科學(xué)網(wǎng)站 ArXiv 上發(fā)表的最新論文展示了一種更強(qiáng)大的設(shè)備，也意味著這場(chǎng)爭(zhēng)論終于可以告一段落。目前該論文尚未經(jīng)過同行評(píng)審。

算力驚人

谷歌 2019 年推出的 Sycamore 處理器擁有 53 個(gè)量子比特（qubit），而新一代設(shè)備則將擁有 70 個(gè)。

增加更多的量子比特可以成倍地提高量子計(jì)算機(jī)的性能，新的計(jì)算機(jī)將比 2019 年的強(qiáng) 2.41 億倍。

也就是說，即使是目前最快的計(jì)算機(jī)也比不上量子計(jì)算機(jī)的潛力，比如田納西州的前沿（Frontier）超級(jí)計(jì)算機(jī)。

這些傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制代碼的處理語言，這是一種基于兩種狀態(tài)之一的語言—— 0 或 1。而在量子計(jì)算的計(jì)量單位量子比特上，0 和 1 狀態(tài)可以疊加出現(xiàn)，讓信息量得以呈指數(shù)級(jí)提升，大幅提升計(jì)算效率。

研究人員表示，世界領(lǐng)先的超級(jí)計(jì)算機(jī) Frontier 可以用 6.18 秒完成谷歌 53 量子比特計(jì)算機(jī)的計(jì)算。然而，同樣的機(jī)器需要 47.2 年才能完成谷歌最新的 70 量子比特機(jī)器執(zhí)行的計(jì)算量。

未有實(shí)際應(yīng)用

總部位于英國劍橋的量子公司 Riverlane 的首席執(zhí)行官 Steve Brierley 認(rèn)為，" 這是一個(gè)重要的里程碑。關(guān)于我們是否已經(jīng)達(dá)到或確實(shí)能夠達(dá)到量子霸權(quán)的爭(zhēng)論現(xiàn)在已經(jīng)結(jié)束了。"

總部位于英國布萊頓的初創(chuàng)企業(yè) Universal Quantum 的首席執(zhí)行官 Sebastian Weidt 表示，量子計(jì)算機(jī)需要展示更多實(shí)用功能。

他說，" 這是量子優(yōu)勢(shì)的一個(gè)很好的證明。雖然在學(xué)術(shù)上是一個(gè)偉大的成就，但所使用的算法并沒有真正在現(xiàn)實(shí)世界中得到實(shí)際應(yīng)用。

" 我們真的必須進(jìn)入實(shí)用量子計(jì)算時(shí)代——在那個(gè)時(shí)代，擁有數(shù)千個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)實(shí)際上將以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)的方式為社會(huì)提供價(jià)值。"

目前，量子計(jì)算機(jī)的支持者表示，這項(xiàng)技術(shù)依賴于量子物理的特殊狀態(tài)，在氣候科學(xué)和藥物領(lǐng)域擁有巨大潛力，或許還能夠?qū)箽夂蜃兓⒉?chuàng)造出突破性的藥物。

然而，量子計(jì)算機(jī)對(duì)當(dāng)代加密系統(tǒng)構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)，因此其也被視為最重要的國家安全問題之一。