维科技:中国“天河二号”算出量子霸权标准

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量子霸权的评测究竟有没有标准?11月4日,世界顶级学术期刊《物理评论快报》正式在线发表了一项相关学术成果,引发业界关注。

科技巨头美国谷歌(Google)公司不久前在著名学术期刊《自然》杂志正式刊登研究报告,宣布实现了“里程碑式的量子霸权”。对于谷歌方面所宣称的正式实现了“量子霸权”,老牌科技公司国际商业机器(IBM)提出了质疑。

争议的焦点正是集中于谷歌所引以自傲的其研发的量子计算机Sycamore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。

IBM在其官网发表博文称,谷歌所谓要花一万年的计算,根据IBM的自主方法,他们可以对一台超级计算机进行编程使其只需在两天半时间内就可以处理相同任务。

《物理评论快报》在线发表的论文显示,在国际上率先开启“量子霸权”标准研究、中国国防科技大学计算机学院吴俊杰带领的QUANTA团队,联合信息工程大学等海内外科研机构,提出了量子计算模拟的新算法。

科技巨头谷歌(Google)宣布在全球首次实现“量子霸权”,引发了广泛争议。那么,量子霸权的评测究竟有没有标准?(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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谷歌称其研发的量子计算机在200秒时间内完成了超级计算机需一万年才能完成的计算,图为目前全球最快超级计算机Summit。(VCG)

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中国超级计算机“天河二号”算出了“量子霸权”标准。(VCG)

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该项研究获得了中国长城量子实验室、中国超级计算广州中心、中国自然科学基金委等单位的支持,其算法在中国“天河二号”超级计算机上的测试性能达到全球领先水平,谷歌的工作也引用了这项结果的预印版论文。

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“超级计算机”,就算实现了“量子计算机对传统计算机的霸权”。

这一概念由美国理论物理学家普瑞斯基尔(John Preskill)于2011年提出。在物理实验领域,由于之前全球尚未有任何一台量子装置在实际测试中验证这一能力,故而谁能证明这种能力,即代表实现了“量子霸权”。

评测称霸标准,需要高效的、运行于经典计算机的量子计算模拟器。在后量子霸权时代,这种模拟器还会成为加速量子计算科学研究的重要工具。

据论文作者、博士研究生刘雍介绍,量子计算模拟的实际难度,并不完全依赖于量子比特的数目或量子门的数目,而是取决于运算过程中量子态的复杂程度——量子纠缠度。

该项研究提出了一种依赖于量子纠缠度的模拟算法,开发了通用量子线路模拟器,并在“天河二号”超级计算机上完成了量子霸权测试案例——随机量子线路采样问题的模拟,实际测试了49、64、81、100等不同数目量子比特在不同量子线路深度下的问题实例。

有业界声音称,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。谷歌日前发表的论文显示,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,该系统的任务系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。

谷歌实现量子霸权之引发的争议还在延续,IBM研究所主任表示,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。

而在不少业界人士看来,包括“量子霸权”提出者普瑞斯基尔(John Preskill)最近的观点亦表示,“量子霸权”这个词“加剧了对量子技术现状的过度炒作”。

量子技术先驱阿罗什(Serge Haroche)教授表示,并不提倡大家把注意力过多集中在量子计算机的发展上。他认为量子计算机目前还只是一个“昂贵的玩具”,IBM与谷歌之间的掐架并非纯科学性的讨论,夹杂着大公司为了主导行业而进行的非科学性质的竞争,这种现象应该警惕。

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撰写:刘言

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