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还记得一个月前 Google 被报道率先实现量子至上的消息吗:
财经期刊 Financial Times 最近称有人见到了一份 Google 发表的材料,其中提到 Google 的一台量子处理器能够在3分20秒的时间内完成一项极难的运算,这个运算会花上当今最先进的经典计算机 Summit 大约10,000年的时间。
“计算”的本质是一项输出某个特定随机数的技巧。虽然 Google 的成就往大了看就好比当年莱特兄弟那12秒的首次飞行一样,但不得不承认这是人类科学史上具有里程碑意义的事件,它标志着一个全新的计算时代的来临。
但在今天早些时候 IBM 公司在官方博客的一篇文章中驳斥了 Google( 其实并未正式发表)的说法,其论据是,作为对比的这项运算并不会花上 Summit 计算机10,000年的时间,实际上几天就够了。
物理学家 John Preskill 来自加州理工学院,正是他发明了“量子至上性”(quantum supremacy)这一说法。他在《量子》杂志的一篇文章中说道,Google 在测试该量子处理器时选择了一个非常具体的任务,此类型的运算刚好是量子计算机所擅长的,也是经典计算机不擅长的。
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Google 的研究论文尚未发表,但草稿在上月被人泄露。草稿中研究人员称他们拥有一台拥有53个量子位(qubit)的机器能在200秒以内完成这项运算,同时他们估计使用目前世界上最强大的超算,即橡树岭国家实验室的 Summit 在保证同样的“保真度”的情况下需要花上10,000年时间。
但问题在于这样的模拟不只是将代码从量子计算机移植到经典计算机上那么简单。想要模拟的量子位越多,它们的指数增长就越困难。因此,有很多代码优化技术都可以用在这里,让经典计算机达到足够好的效果。
而这也是 Google 与 IBM 的不同之处。IBM 研究人员提出了一种方法能提升计算的保真度,同时让经典计算机在两天半的时间内完成运算,而这种方法还有继续改进的空间。
其中的关键点在哪呢?硬盘驱动器。在经典模型中模拟量子计算机需要在过程中将大量数据存储在内存中以表示任意给定时刻量子计算机的工作状态。可用内存越少,你就需要将任务划分成更多的子任务分阶段进行,需要的时间也就更多。IBM 表示 Google 的方法主要依赖于将数据存储在 RAM 中,而 IBM 的方法将可用同时使用 RAM 和硬盘空间。此外 IBM 还建议将一些经典的优化技术用在这里来提升运算速度。公平地说,IBM 尚未实践他们的方法论,因此很难知道它是否能够达到他们所说的效果,Google 方面拒绝对此发表评论。
叫板这事的意义何在?这得看你看问题的角度了。正如 Preskill 所指出的,Google 所解决的问题几乎不会带来任何实际的效果。即使他们的量子计算机发展到足够强大,我们也只有这种狭小范围内的问题可以提供给它解决。它真正进入到有效的应用领域中,至少还需要几十年。
另一方面,就算 IBM 赢了这场嘴炮,Google 暂时还没有实现量子至上性,但它离量子霸权的门槛也不会太远了。随着量子位的增添,模拟变得越来越困难,这意味着我们只需要一台稍大一点的量子计算机就能在某个方面达到无与伦比的霸主水平。
当然即使是这样有限的量子优势仍然是在量子计算领域的一个重大进步,它将和莱特兄弟的飞机一样被载入史册。
原文作者:Gideon Lichfield & Konstantin Kakaes
翻译/编辑:4字节
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