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谷歌声称实现“量子霸权”,IBM发文质疑

2019-10-24 12:41:14

【文/观察者网 谷智轩】

一个多月前,美国科技巨头谷歌(Google)的一份研究报告现身美国国家航空航天局(NASA)网站。尽管被火速撤下,但这篇报告抛出的一个重磅概念——“量子霸权(quantum supremacy)”,引发各大外媒热议。

昨天(23日),英国《自然》(Nature)杂志正式刊登了谷歌的研究报告,杂志网站还在头版头条放出了谷歌的“官宣”:你好,量子世界!我们实现了“里程碑式的量子霸权”。

《自然》网站截图

谷歌的科学家们宣称,他们的量子计算机进行了一项特殊的计算,其计算能力超出了传统计算机的“实际能力”,这在世界上尚属首次。

该公司估计,即使是最先进的传统超级计算机,完成同样的计算也需要1万年的时间,而谷歌的“西克莫(Sycamore)”量子计算机只用了200秒。

据《纽约时报》报道,有科学家将谷歌的成就与莱特兄弟1903年的首次飞行相媲美。

连美国“第一女儿”伊万卡也在社交媒体上“蹭热度”,称美国正式实现‘量子霸权’,谷歌的项目是与特朗普政府、以及加州大学圣塔芭芭拉分校合作进行的。

不过,对于这一此前已被泄露的“壮举”,美国老牌科技公司IBM表示不服。三天前(21日),IBM就在其官网发表博文称,谷歌所谓要花1万年的计算,传统计算机在2.5天内就能完成,这还是保守估计。

“按照‘量子霸权’的最严格定义,这一目标尚未实现。”IBM直言。

IBM博文截图

1万年和200秒

到底什么是“量子霸权”?

2012年,美国加州理工学院理论物理学家约翰•普瑞斯基尔(John Preskill)提出了这一概念,指量子计算机可以做到经典计算机实现不了的事。

《自然》网站报道指出,量子计算机的工作方式与传统计算机有根本的不同:传统比特(bit)不是“1”就是“0”,但是量子比特(qubit)可以同时以多种状态存在。

理论上,当量子比特“不可避免地”连结在一起时,物理学家可以利用它们波状量子态之间的干扰来进行计算。不通过这种方式,相关计算可能要花费数百万年的时间。

具体来看,谷歌研制的“西克莫”量子芯片包含54个量子比特,每个量子比特都由超导环组成。由于有1个量子比特无法有效工作,芯片实际只使用了53个量子比特。

谷歌的“西克莫”量子芯片

报告显示,“西克莫”所进行的运算,是要证明一个随机数字生成器符合“随机”的标准。即使是现存最先进的传统超级计算机“顶点(Summit)”,对量子电路的一个实例取样100万次也要耗时1万年,但“西克莫”仅用200秒便完成了运算。

谷歌量子计算团队负责人哈特穆特•尼文(Hartmut Neven)表示,该公司实现“量子霸权”的证据是无懈可击的。即使外部研究人员缩短了进行传统模拟的时间,量子硬件也在不断改进——这意味着在这个问题上,传统计算机不太可能迎头赶上。

“看来谷歌给了我们第一个实验证据,证明量子加速在真实世界的系统中是可以实现的。”澳大利亚新南威尔士大学量子物理学家米歇尔•西蒙斯(Michelle Simmons)说。

美国得州大学奥斯汀分校的理论计算机科学家斯科特•阿伦森(Scott Aaronson)认为,虽然谷歌上述成果的实际应用有限,“假设它是成立的,那么科学成就是巨大的。”

事实上,早在上月底,谷歌相关研究报告的早期版本就出现在NASA网站上,但随后被迅速删除。美国《财富》杂志当时援引谷歌消息人士称,报告被撤回是因为该研究尚未经过同行评议。

“霸权”或只是“优势”

对于谷歌的“壮举”,其竞争对手IBM在一篇博文中予以了质疑。

IBM的研究人员指出,谷歌所谓“最先进的超级计算机大约需要1万年”完成的任务,在一个传统计算机系统上的理想模拟,只需要2.5天,而且保真度要高得多。这实际上还是对一个保守的、最坏情况的估计。谷歌在进行比较时,未能充分考虑“大量磁盘存储”。

“顶点”超级计算机,由IBM为美国能源部旗下橡树岭国家实验室开发建造

博文还援引“量子霸权”提出者普瑞斯基尔最近的观点称,这个词“加剧了对量子技术现状的过度炒作”,并且“通过与‘白人至上(white supremacy)’的联系,唤起了一种令人厌恶的政治立场”。

IBM方面认为,“霸权”一词正在被几乎所有人误解,类似“实现量子霸权”的“标题党报道”会不可避免地误导公众。根据最严格的定义,这一目标尚未实现。

“量子计算机永远不会‘凌驾’于传统计算机之上,而是与它们协同工作,因为两者都有其独特的优势。”博文写道。

目前,IBM用来反驳谷歌的论文尚未经过同行评议。《自然》网站报道称,如果IBM是正确的,它将把谷歌的“壮举”降级为 “量子优势”,即量子计算机的计算速度比传统计算机快得多,但没有超出后者的能力范围。

本文系观察者网独家稿件,未经授权,不得转载。

谷智轩

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来源:观察者网 | 责任编辑:谷智轩
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