谷歌公司打出量子计算的hello world,他们到底在谦虚什么?

http://www.webjx.com/  发布时间:2019-10-24 20:39:22  来源:极客公园 
当地时间10月23日,谷歌在《自然》(Nature)上发布论文,再次向外界证明公司团队已经通过实验实现「量子优越性」(Quantum Supremacy,此前习惯称作「量子霸权」)。 之所以说再次,是因为一个月之前,谷歌曾经和NASA联合在网上泄露类似的实验成果,声称取得了「量子优越性」。消息曝光,各界反响不一。论文中,谷歌设计了一个实验问题,用其团队的53量子计算机破解只需要200秒,而用传统计算机则需要一万年——这也是「优越性」之所在。 耐人寻味的是,另一家在量子计算领域投入力度很大的巨头,IBM在三天前公司曾经发布公开信,驳斥谷歌的论文「带偏舆论」,甚至将「量子霸权」这个用法本身也进行了质疑。谷歌并未回应,直到昨天。 谷歌CEO桑达尔·皮查伊也在当天发布Blog,表达对公司量子计算团队取得成绩的欣喜。皮查伊称团队算是实现了量子计算的「hello world」时刻。 谷歌打出量子计算的hello world,他们到底在谦虚什么? 10月24日,谷歌量子团队的三位科学家Yu Chen、Andrew Dunsworth和Anthony Megrant接受了极客公园的采访,向媒体解释了其实验的细节,以及其后的发展和应用可能性。 谷歌打出量子计算的hello world,他们到底在谦虚什么? Quantum Supremacy,这个词汇来自John Preskill教授,指的是在某些任务上,量子计算机相比传统架构计算机在计算能力上有着无可比拟的优势。Supremacy本意指的是「至高无上」或者「至尊」,翻译成「霸权」并无不可。另外,正如皮查伊在接受采访时曾经表示,「量子霸权」这个词本身是一个表现「技术的艺术之美」的词汇,并无更多延伸。IBM曾经建议用新词汇Quantum Advantage来代替前者,显然谷歌听劝了,工作人员一直强调将Supremacy翻译成「优越性」更合适。 根据论文,谷歌团队设计了一个实验,令其量子计算机Sycamore描述一个量子版本随意数字产生器所创造的不同结果的可能性。团队通过随机动作让53个量子比特通过电路,后者产生53位比特流(digit string),共产生2的53次方组合可能。由于这个产出无法被计算,所以是随机的。通过对电路进行100万次采样,Sycamore能够计算出其随意数出现的可能性。 事实上这段文字来自《自然》杂志,如果你没法看懂,也没有太大关系。极客公园尝试让谷歌团队的三位科学家用简单的比喻,来向普通人解释这个实验,他们也表示无能为力。「简单的要点就是,如此超强的算力和新型算法,是第一次出现。」其中一位科学家在采访中说到。 该任务使用谷歌的可编程超导处理器能够只需要用200秒时间即可完成任务,而如果使用传统架构计算机,即便是排名世界第一的超级计算机Summit(美国能源部橡树岭国家实验室)也需要1万年这个理论可行实际不可操作的时间才能完成,这种「完胜」不管是叫「霸权」,还是叫「优势」,区别其实不大。 当然对手IBM指出,谷歌对传统超算需要1万年时间的估计有误,如果使用IBM的方式,使用传统超算完成相同任务只需要60小时,这还是在软硬件有升级空间的情况下,所以1万年的说法站不住脚,「霸权」不够,只能算「优势」。 当然,不管是「霸权」还是优势,谷歌团队所做的努力在量子计算领域依然有里程碑意义,几位科学家将其和莱特兄弟当年的试飞相提并论——重要的不是飞了多久,而是飞起来这件事意义更大。莱特兄弟在19世纪末试飞了第一架飞机,可是直到几十年后,人们才开始真正开始使用飞机作为乘用工具。从目前来看,量子计算可能也需要花费这么长时间。 谷歌打出量子计算的hello world,他们到底在谦虚什么? 优势所向 谷歌团队此次的论文,是否代表我们已经进入了量子时代?答案估计是否定的,毕竟,谷歌团队的实验主要是为了证明「量子优越性」这个概念本身,也就是说实验本身是为了实验而实验,目前并不能解决现实中的问题。业内普遍人为,要达到类似目前传统计算机的通用计算形式,量子计算至少需要能控制100万量子比特。挑战在于,量子比特不像比特那样容易控制,维持其较脆弱的状态相当难,同时也要控制量子比特增加带来的「噪音」问题。 「可以增加(量子计算硬件)规模,但是非常难。」谷歌量子计算团队硬件主管Yu Chen在采访中说到。 所以,这个能描述随机数字出现可能性的量子计算实验,到底能做什么?答案是,可以检测随机数字是否真的随机。这段看起来很拗口的表述并非哗众取宠,随机数对于彩票和加密等领域来说非常重要,这也是为什么人们人为量子计算将会给加密领域带来很大影响——此前被人为无法用算力破解的密码组合,对于量子计算来说已经有破解的可能。 「不过谷歌内部其实已经有团队在研究『后量子时代』的加密方法。」谷歌工作人员透露。 谷歌科学家透露,通过量子计算人们能更好的了解分子和原子的运行方式,所以人们有可能在未来使用这种计算方式,研发出更好的药物、更环保的塑料以及所有人最急切需要的——更好的电池。当然,这一切都需要达到「百万量子比特」阶段。 在桑达尔·皮查伊发布的Blog中,他引用天才又调皮的费曼博士对量子力学的评价:「如果你认为自己懂了量子力学,那你其实不懂量子力学。」从这个角度来看,量子计算与其说是科学,毋宁说更像宗教。功夫巨星李小龙曾经说过,截拳道之于武学,就像指向月亮的手指,重要的不是手指,而是月亮。 很显然,月亮并不需要「霸权」,就目前而言,只有谁指的稍微更准确一些而已。
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