维科技:中美角逐量子科技 谷歌宣称实现量子霸权引争议

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科技巨头美国谷歌(Google)公司研究人员近日在美国国家航空航天局(NASA)官网上发表论文,称谷歌研发的量子计算机成功在200秒时间内完成了目前全球最快超级计算机Summit需一万年才能完成的计算。

谷歌方表示“这意味着首个只能由量子计算机完成的工作已经出现并完成”,将之誉为“迈向全面量子计算的里程碑”,并声称是全球首次实现“量子霸权”,引发广泛轰动。

所谓“量子霸权”,是在量子计算机研究论证过程中提出的一个目标性概念,即如果能证明量子计算机在某个问题上计算能力远远超过性能最好的“超算”,就算实现了“量子计算机对传统计算机的霸权”。

量子计算机较之传统计算机,所运用原理和路径完全不同,它使用量子比特作载体,其基本原理是以量子位作为信息编码和存储的基本单元,通过大量量子位的受控演化来完成计算任务。研究人员预测,量子计算机的运算能力会呈现“双指数速率增长”,超越“摩尔定律”所指传统计算机运算能力约两年翻一倍的增长速度。

在NASA发表的论文显示,谷歌研究人员架设出53量子位,以“悬铃木”为代号的量子计算机,该系统的任务是要证明随机数生成器是真正随机的。尽管这项工作几乎没有任何实际应用,但谷歌研究人员表示,“这种计算能力的其他最初用途”包括机器学习、材料科学和化学。

其后不久该论文被迅速删除,随后NASA方面传出的消息称,可能系误发了尚待完成的论文,因此随后“自行删除”。有说法称谷歌这次量子线路采样任务保真度只有0.2%,结果并不可靠。美国《财富》杂志援引谷歌消息人士称,论文被撤回是因为该研究尚未经过同行评议。

科技巨头企业美国谷歌近日在NASA发表论文称在全球率先实现量子霸权,随后论文被删引发各种争议。(VCG)

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世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。(VCG)

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谷歌近日在NASA发表的论文称,其研发的量子计算机在200秒时间内完成了目前全球最快超级计算机Summit需一万年才能完成的计算。(VCG)

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2015年7月30日,中国科研人员在实验室超冷原子平台工作,该系统目标模拟凝聚态物质中的量子现象,如高温超导等,并有希望成为大规模量子计算平台。(VCG)

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2016年06月22日,上海交通大学宣布该校贾金锋教授科研团队在实验室里成功捕捉到一种物理学家寻找多年的神秘粒子——马约拉纳费米子,它也是未来制造量子计算机的可能候选对象。(VCG)

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在加州大学圣巴巴拉分校的实验物理学家约翰•马提尼斯(John Martinis)领导下,谷歌首次预测它将在2017年底实现“量子霸权”, 并一度架设出72量子位计算机,但后续事实证明,它所试图开发的连接72个量子比特的系统太难控制,最终谷歌对系统进行了改造,设计出连接53个量子比特,代号为Sycamore的系统。

人类对量子计算的探索早在上世纪80年代就已开启,彼时制造原子弹的曼哈顿计划(Manhattan Project)创始成员理查德•费曼(Richard Feynman)开始从理论上研究如何通过改造量子力学来释放计算能力。

现有计算机运行的比特信息要么等于0,要么等于1,必须一步一步地计算结果、概率和方程,得出答案之前须连续用尽所有选项,但量子计算机中的量子比特能够让0 和1的状态同时存在,这使得量子计算机较之传统机算机处理信息的速度会快很多。业界声音称,一台300量子比特的计算机可以同时进行与宇宙中原子数量相同的并行计算。

对于谷歌所宣称取得了“量子霸权”,量子软件初创公司Riverlane创办人布莱尔利认为,谷歌此次取得的成就是一个里程碑,首次有人证明量子计算机表现超越传统计算机,但国际商业机器(IBM)研究所主任则认为,公众一直误解“量子霸权”概念,因为量子及传统计算机各有长处,相信量子计算机无法取代传统计算机,而是会由两者互相配合运作。

实际上,全球有不少科技团体近年都在大力研发量子计算机技术。除谷歌外,国际商业机器(IBM)、英特尔(INTEL)以及其他多个专业团队都在竞相致力于量子计算机的研发。

2017年11月12日,IBM已宣布取得重大进展,研发出20量子位的量子计算机,成功建成并测试了全球首台50个量子比特的量子计算原型机,今年9月较早前成功创造出53量子位计算机,也是IBM第14部量子计算机,亦是运算能力最高的一部,并计划由10月起,在互联网上提供53量子位计算机供客户使用。

波士顿咨询公司于2018年11月发表的报告曾指出,若量子计算机可批量生产,将可打破传统计算机界限,使计算机运算能力剧增。而当计算机真的可以指数级的速度思考和计算时,势必改变密码学、化学、人工智能,甚至物流、金融、能源等领域的生态,或许还能够为人类解释宇宙中最深奥的奥秘,比如暗物质、黑洞和人脑相关等。

正是因于看好量子计算将为人类带来的颠覆性改变,目前中美两国在这个领域都在加紧投入研发。当下,量子计算有低温超导系统、量子点系统、离子阱、拓扑量子计算等诸多研究方向。2017年,中国科学技术大学等单位联合研制了2台“量子计算机”,一台基于低温超导系统,这台量子计算机有10个量子比特,一举超越美国航天航空局、加州大学圣芭芭拉分校、谷歌实现的9个超导量子比特纪录;另一台基于线性光学,达到5个量子比特。

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破,于当年5月3日宣布了世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生的成果。其后,中国科学院院长白春礼院士透露,中科院正在研制中国首台量子计算机,预计在最近几年内有望研制成功。

就目前看,美国取得了阶段性领先。对任何一国的研究方而言,“抢占科技制高点”的迫切心情可以理解,但科学从来都是既需要“大胆假设”,更需要“小心求证”的。

对于谷歌此次抛出的“量子霸权”宣示,在NASA官网上发布又删除的“论文事件”,究竟是“系误发了尚待完成的论文”,还是其精心安排的一出“火力试探”在学界引发了争议,但量子计算机的科研竞争在全球已发生确是不争的事实了。

下一次爆出在量子计算领域取得突破性进展的将是哪一个团队谁也说不好,但正是受益于国与国之间,甚至国家内各科研团队的这种你追我赶激烈的竞争,驱动着各方相关计划进展快速,人类的科技实力也正在这种追逐中不断提升。

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撰写:刘言

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