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量子计算机首超超算“量子计算”时代开启?
2019-11-14 12:00:23 点击数:2543
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美国谷歌公司的研究人员最近在美国宇航局的官方网站上发表了一篇论文。他们说他们研究的量子计算机可以在3分20秒内完成世界上最快的超级计算机(supercomputing)的“顶点”计算,这将需要10,000年才能完成。

谷歌称这是量子计算机发展的一个重要里程碑,并声称已经成功实现了“量子霸权”。然而,这份"第一份"充满争议:美国宇航局官方网站随后删除了该论文,称该研究未经同行评审,可能被错误发送。竞争对手ibm表示,该系统是专门为解决单一问题而设计的,而不是通用计算机。不管这个数字是否重要,研究人员普遍认为量子计算机要解决任何实际问题需要数年时间。

证明量子优势的计算机

本文的主题是“使用可编程超导处理器的量子优势”,并详细介绍了谷歌称之为第一个只能在量子处理器上执行的计算。在报纸被删除之前,英国媒体保留了一份拷贝。“据我们所知,这个实验标志着第一次只能在量子处理器上进行的计算。”报纸写道。

据英国媒体20日报道,谷歌的量子计算机sycamore有54个超导量子位,其中53个在测试期间工作。它的计算任务是“证明随机数生成器生成的数字的随机性”。

据悉,sycamore可以在3分20秒内完成上述计算,而世界上最快的传统超级计算机“顶点”解决同样的问题将需要大约10,000年的时间。这意味着传统计算机无法在此基础上计算,并使sycamore成为第一台证明量子优势的计算机。

实际问题需要几年才能解决。

同时,论文指出,虽然这台计算机已经实现了“量子霸权实验”,并预示着“备受期待的计算范式的出现”,但它只能执行单一的、技术性很强的计算,量子计算机解决实际问题需要几年时间。

据报道,谷歌在2017年首次组装了一台量子计算机,但这一尝试失败了,因为72个超导量子位系统太难控制。后来,谷歌与美国宇航局合作,共同开发量子计算机技术。不久之后,谷歌开发了54量子位的sycamore,这是一个新的突破。

然而,至少有一个竞争对手质疑谷歌声称的成就。在接受英国媒体采访时,ibm研究主管吉尔(Jill)表示,谷歌声称已经实现量子霸权是“完全错误的”。吉尔说谷歌的系统是专门为解决单一问题而设计的,不是通用计算机。Ibm是谷歌在开发量子计算机竞争中的最大对手。

量子霸权

加州理工学院威望教授(Professor Prestige of California Technology)在2012年提出了“量子霸权”的概念,即量子计算机可以在特定问题上超越世界上性能最佳的经典计算机。

量子力学定律

量子计算机根据一套与经典计算机完全不同的量子力学规则运行。量子比特是量子计算机使用的基本信息单位。经典计算机中的位是0或1,并基于此进行二进制运算。量子比特利用称为叠加的量子现象,这意味着它们同时以1和0的形式存在。

计算方法

量子计算机在计算方面的优势在于它使可处理的信息量成倍增加——在理想状态下,50个量子比特一次可以执行2到50次幂,这已经是一个天文数字了。

“ibm q系统1”相当于一辆货车的大小。

在今年1月的消费电子展上,ibm推出了第一台商用量子计算机。这台计算机被称为“ibm q系统1号”,大约有一辆货车那么大。它通过云计算提供计算能力。

虽然“ibm q System 1”远非实用的计算设备,但业界认为它比以前的量子计算机更可靠——量子计算芯片非常不稳定,容易受到热电干扰,而ibm的新设计可以将这种干扰降至最低。

一些专家还表示,尽管sycamore可能已经成功完成了上述任务,但它很可能接受过处理这一任务的培训,这意味着它在其他未经培训的任务中不会取得同样的成功。

前景广阔,应用广泛

研究人员对量子计算机的发展更加乐观。"谷歌最近宣布的量子霸权是一个里程碑."英特尔量子硬件总监克拉克(Clark)表示,“我们将与业界合作,迅速推进相关领域的研究,实现量子计算的真正潜力。尽管这项技术的研发仍领先马拉松一公里,但我们坚信它的潜力。”

南加州大学的里德尔教授也称赞谷歌的系统减少了“串扰”,即量子计算机中量子比特相互干扰的问题。“(谷歌)展示了一条量子计算的道路。一旦你有了一台能够完全改正错误的量子计算机,你将会看到无限的可能性。”他说。

谷歌预测量子计算机的容量将会以“双指数速度”增长,而传统计算机长期以来一直遵循摩尔定律,即计算机的容量每18个月左右就会翻倍。

研究人员预计,一旦量子计算能力得到发展,量子计算机将在密码学、化学、人工智能和机器学习等不同领域产生巨大影响。

资料来源:《广州日报》

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