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谷歌宣布實現“量子霸權”被IBM質疑,中國正在發力!

來源:中國大數據產業觀察數據觀 | 2019-10-28 | 發布:經管之家

人類每一天都在見證著歷史。10月23日,這是量子計算歷史上值得書寫的一天。谷歌早前被NASA發表又迅速撤下的“量子霸權”的文章,在23日這一天,正式發布在《自然》(Nature)雜志上。這一次,谷歌AI量子團隊,對外宣布了其研究結果,表示正式實現了“量子霸權”(quantum supremacy)。當天,谷歌CEO桑德爾·皮查伊(Sundar Pichai)在其公司的官網發表了文章——《我們的量子計算里程碑意味著什么》。他表示,谷歌取得這一項研究成果共花費了13年的時間,長期在量子計算上重金投入,是為了更好地解決目前很多棘手的問題,如氣候變化、疾病等。谷歌團隊開啟了新的計算形式,論文寫到團隊開發了一款54量子比特數(其中有53個量子比特可用)的可編程超導量子芯片“Sycamore”,運行隨機量子線路進行采樣,耗時約200秒就可進行100萬次采樣,并預估當前最強的超級計算機Summit想要得到類似的結果,需要耗費1萬年,基于這一突破,谷歌宣稱其率先實現了“量子霸權”。這項成果的突破,讓人們使用量子計算又更近了一步。Sycamore 量子芯片(來源:谷歌) 《自然》雜志上刊登的文章何為量子霸權“量子霸權”(quantum supremacy)聽起來似乎有點“危言聳聽”。就根據翻譯來看,可以稱為“量子優越性”。現在我們就來理解下這些相關概念。IBM質疑,谷歌或“放水”?量子計算并非易事,至少在目前看來是困難的。所以,在谷歌發布實驗結果后,IBM(國際商業機器公司)就質疑其研究結果,稱谷歌操控了實驗結果。IBM研究人員在發表的論文中寫道,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。這樣的結果,與谷歌宣稱的1萬年的確有很大的差距。這主要是因為,谷歌對于1萬年的時間結論是基于量子計算特性相對經典計算機效率提升,計算得出的數字,并沒有把目前超級計算機在存儲、網絡傳輸等性能上的優化考慮在內。谷歌此次針對的主要問題是隨機量子線路采樣。“隨機量子線路”,簡而言之就是隨機從一個量子門的集合中挑選單比特量子門,作用到量子比特上,每作用一層單比特量子門,就會接著做一層兩比特量子門,多次重復這樣的操作后,測量最終的量子態,即完成一次采樣。谷歌采用這樣的方式證實“量子優越性”主要是因為,第一隨機線路采樣公認有難度,第二谷歌研究環境可實現。換句話說,谷歌實現的在特定問題上的“量子優越性”可信,但是有前提條件的。原本“量子優越性”就是針對傳統計算機而言的,只要能超過傳統計算機就算實現了“霸權”。不過,這不能說明谷歌的成果是沒有意義的。谷歌打開了量子計算機的大門,就像萊特兄弟創造的飛機,在首次試飛時,也只僅僅飛行了12秒,卻開啟了人們飛向蔚藍天空的愿望。谷歌的研究是一個起點,并非終點,谷歌依然在路上。正如皮查伊在發布的《我們的量子計算里程碑意味著什么》的文章中所說:“量子計算將是對我們在傳統計算機上所做的工作的極大補充。在許多方面,量子將給計算帶來完整的循環,賦予我們另一種方式使用通用語言,了解世界和人類,而不僅僅在1和0中,而是在所有狀態中:美麗,復雜,并且具有無限的可能性。”中國正在發力在量子技術方面,中國也不斷出臺相關的政策,先后啟動了“自然科學基金”、“863”計劃和重大專項,支持量子計算的研究發展。2017年,“十三五”國家基礎研究專項規劃,將量子計算機列為“十三五”器件“事關我國未來發展的重大科技戰略任務”的首位;同年,“十三五”科技軍民融合發展專項規劃,推動包括量子計算在內的新一輪軍民融合重大科技項目論證與實施;今年3月,濟南市正式發布了國內首個量子產業領域的發展規劃——《濟南市量子信息產業發展規劃(2019-2022年)》;9月,在合肥舉辦的新興量子技術國際會議形成了《量子信息和量子技術白皮書(合肥宣言)》;10月23日,合肥本源量子計算科技有限責任公司創始人郭國平表示,將努力實現在2020年底推出中國首臺自主知識產權的量子計算器,將包含6個比特超導量子芯片,隨時隨地可以網絡訪問。近年來,中國在量子計算相關領域也投入了大量的人力、物力和財力,取得了很多優秀的成績。如中國科學技術大學、浙江大學、中國科學院物理所等為代表的科研團隊就先后創造了10個、12個、18個量子比特的成績,現在更是突破了20個量子比特的超導量子計算技術,接下來他們還將繼續努力實現50比特量子計算技術,實現中國的“量子優越性”。而在谷歌發布論文的前一天,10月22日,中國科學技術大學的潘建偉和陸朝陽等人在arXiv網站上傳了一篇文章《用20個輸入光子在60模干涉儀中實現10的14次方態空間的玻色子取樣》,這項研究也是在某個特定問題上追求實現“量子優越性”,而這一問題是“玻色子取樣”。(“某個特定問題”,即適用于量子計算發揮作用的問題,包括有隨機量子線路采樣(Random Circuit Sampling)、IQP線路(Instantaneous Quantum Polynomial)、玻色采樣(Boson Sampling))也就是說,中國在另一個“量子優越性”的領域上——玻色采樣的實驗——處于國際領先水平。中國科學院院士、中國科學院量子信息重點實驗室主任郭光燦就認為,中國要在量子計算領域迎頭趕上,還需要做到兩點:一是改變現在分散的格局,因為“游擊戰競爭不過大兵團”;二是摒棄以論文為導向的做法。我們正在見證歷史。這一次量子計算上的突破,可以說是一次里程碑,雖說還有此起彼伏的質疑聲,但科學總是在進步的,不管是谷歌、IBM,還是中國的科研團隊,我們在不斷的探索通往未來的道路,“質疑”的聲音也會更好的讓量子技術成為現實,成功運用于社會中。站在前人的肩膀上,不是對前人的否定,而是通過前人的高度,不斷向上攀登臺階,遙看未來。(數據觀 陳駿佼)

責任編輯:張薇
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