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“量子霸權(quán)”來了,中國如何發(fā)力
最后更新: 2019-10-26 21:06:22據(jù)《中國科學(xué)報》10月25日報道,“量子霸權(quán)”一石激起千層浪。10月24日,《自然》雜志刊發(fā)了谷歌公司的一篇論文。在該論文中谷歌表示,其開發(fā)出一款54量子比特數(shù)(其中53個量子比特可用)的超導(dǎo)量子芯片“Sycamore”。基于Sycamore,谷歌對一個53比特、20深度的電路采樣一百萬次只需200秒。目前最強的經(jīng)典超級計算機Summit要得到類似的結(jié)果,則需要一萬年?;谶@一突破,谷歌宣稱其率先實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。
谷歌CEO桑達爾·皮查伊與美國加州圣芭芭拉實驗室的一臺谷歌量子計算機合影 圖丨視覺中國
在接受媒體采訪時,谷歌首席執(zhí)行官Sundar Pichai認為,該研究成果對谷歌來說具有里程碑式的意義,并將其與萊特兄弟發(fā)明飛機相比。
真的“霸權(quán)”了嗎?
谷歌剛剛宣稱實現(xiàn)“量子霸權(quán)”,同樣在量子計算領(lǐng)域深耕的IBM就提出了質(zhì)疑。
IBM研究人員在發(fā)表的論文中寫道,谷歌在實驗中并沒有充分挖掘超級計算機的潛力。如果按照IBM的方法來對超級計算機進行編程,僅需2.5天就能完成谷歌論文中量子計算機耗時200秒的任務(wù)。
對此,中國科學(xué)院量子信息重點實驗室副主任、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國平表示,谷歌“一萬年”結(jié)論的得出,是基于量子計算特性,相對經(jīng)典計算機效率提升“粗暴計算得出的數(shù)字”,并沒有考慮現(xiàn)在超級計算機在存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)刃阅苌系膬?yōu)化。
“量子霸權(quán)”這一概念最早由加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家John Preskill在2011年的一次演講中提出,也可翻譯為“量子優(yōu)越性”或“量子優(yōu)勢”。衡量量子計算機實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的標準是:能比經(jīng)典計算機更好地解決一個特定計算問題。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子物理與量子信息研究部教授朱曉波稱,這是人類首次實驗演示在一個計算復(fù)雜度被嚴格證明的問題上,量子計算機相較于經(jīng)典計算機有著壓倒性優(yōu)勢,因此有著重要的里程碑式意義。
不過,他同時指出,由于谷歌此次只是將之應(yīng)用在某一個特定問題上,且該問題目前還沒有任何實用價值,因此不少同行認為其稱自己實現(xiàn)“量子霸權(quán)”有過分夸大的嫌疑。有一派學(xué)者主張稱之為“量子優(yōu)越性”。
是否進入計算新時代?
谷歌此次成果是否為人類開啟了計算的新時代?對此,專家們有著自己的理解。
“谷歌確實開辟了量子計算機的新紀元?!眹鴥?nèi)某知名高校物理系一位要求匿名的教授說,當量子計算機可以操控53個量子比特的時候,它就不再是個“玩具”了。
朱曉波亦認為,盡管它距離發(fā)展成可實用的計算機還有很遙遠的路要走,但這是量子計算機的一個起點。
郭國平則認為,Sundar Pichai關(guān)于“萊特兄弟試飛飛機”的類比還有一層含義。那就是,萊特兄弟首次成功試飛只離開地面飛行了12秒,這跟“蒸汽機剛發(fā)明出來時連小馬駒都跑不過”是一個道理。但是,從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用基礎(chǔ)研究,谷歌一直堅持在做,這才是最重要的。
郭國平作了一個類比:“量子計算機好比剛誕生的熱兵器,使用火藥的熱兵器剛出現(xiàn)的時候,威力可能還不如弓箭等冷兵器。但是,在某一個點上,熱兵器勝過冷兵器一籌,從此以后可能就會走上快速發(fā)展的道路。”
中國何時實現(xiàn)?
近年來,我國在量子計算相關(guān)領(lǐng)域的投入非??捎^,并由此取得了諸多成果。
“我國在超導(dǎo)量子計算領(lǐng)域近年來進展迅速?!敝鞎圆ǜ嬖V記者,以中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)和中國科學(xué)院物理所等為代表的單位先后創(chuàng)造了10個、12個、18個量子比特糾纏的新紀錄,在國際上已經(jīng)躋身一流的研究團隊。
此外,清華大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所等高校院所,以及華為、騰訊、百度等企業(yè),也在量子計算領(lǐng)域有相關(guān)研究或布局。
朱曉波表示,從公開發(fā)表的論文來看,在量子處理器所集成的數(shù)量以及性能等綜合指標上,“我國與谷歌存在一定的差距,但并沒有明顯的代差”。
“我們前期已經(jīng)突破了20個量子比特的超導(dǎo)量子計算技術(shù),正在攻關(guān)50量子比特。如果能有效地組織起國內(nèi)的核心力量,并提供足夠的資源支撐,有望在兩三年內(nèi)迎頭趕上?!敝鞎圆ㄕf。
在量子計算機領(lǐng)域有著深刻研制體會的郭國平則認為,不能低估實現(xiàn)量子計算機的工程技術(shù)難度。因為要實現(xiàn)量子計算機,很大一部分工作就是解決工程實現(xiàn)問題。
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院量子信息重點實驗室主任郭光燦認為,中國要在量子計算領(lǐng)域迎頭趕上,還需要做到兩點:一是改變現(xiàn)在分散的格局,因為“游擊戰(zhàn)競爭不過大兵團”;二是摒棄以論文為導(dǎo)向的做法。
“以前經(jīng)費投到量子計算機這個主流方向上的很少,必須大力投入。與此同時,如果以論文為導(dǎo)向的做法不改變,投入再多錢也難以趕上?!惫鉅N說。
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- 責任編輯: 連政 
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