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    谷歌量子霸权遭遇IBM质疑|海外头条

    若卡 2019-10-25 22:27

    创业邦

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    编者按:

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    上个月,谷歌可能取得量子霸权的消息让整个量子计算世界充满了希望。NASA网站上出现了一篇论文的草稿,介绍了谷歌所取得的量子霸权的成绩,但很快就被撤下了。

    10月23日晚,同一份论文的最后版本在《自然》(Nature)杂志上发表,正式确认了先前被火速删除的论文草稿中所提及的内容。

    谷歌认为,它已经达到了所谓的量子优势,证明了量子计算机能够在合理时间内解决经典计算机所解决不了的问题。

    这一重磅消息引起了广泛关注,也被称为是量子领域的里程碑事件。

    本期推介文章来自Extreme Tech网站的文章《谷歌正式宣布取得了量子霸权》(Google Formally Claims to Have Achieved Quantum Supremacy),作者 Joel Hruska试图回答一个问题,这真的是量子霸权毫无争议实现的时刻吗?

    作者首先提到,根据IBM的说法,问题的答案是否定的。

    为了实现量子霸权,谷歌需要证明量子计算机能够以经典计算机无法达到的速度执行一系列操作。要知道,在宇宙热寂之前,有些问题是现代经典计算机无法用当前一切手段能够解决的。

    科学家们只能通过改进用于计算工作负载的底层算法来寻找更快的方法。而编写最高效的算法是一项非常复杂的任务,涉及到从硬件平台的功能到用于生成底层代码的语言和编译器的所有内容。

    在这其中,寻找新的捷径和更有效的解决问题方法是经典的高性能计算提高分析复杂数据速度的主要途径,超过了摩尔定律和其他硬件改进对此的影响。

    谷歌声称它已经取得了量子领域的领先地位,因为该公司的Sycamore处理器对一个量子电路产生的随机数字100 万次采样只需要200秒,同时维持很低的误差率,而就目前的基准来说,世界最强超算 Summit完成同等任务大约需要 1万年。

    不过,作者指出,就在谷歌的论文正式发表在《自然》杂志上几天前,IBM也发表了一篇论文,声称有一种方法可以在经典计算机上执行谷歌所选择的工作负载。

    IBM在论文里提到,二次存储可以扩展超级计算机的计算范围,用于模拟量子电路。他们估计在橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratories)的最强超算Summit上,二次存储器可以实现任意深度地高保真模拟53-和54-量子位的Sycamore电路处理器。这种专门为挑战经典的模拟算法而设计的超级计算,IBM预估其所需时间为两天半。

    也就是说,谷歌希望通过实现一个在合理时间内无法在经典系统上执行的计算,来实现量子霸权。IBM试图争辩说谷歌所取得的成绩实际上并不能达到量子霸权的地位来削弱谷歌的竞争力。因为IBM说它可以以特定的方式扩展一台超级计算机,使其在2.5天内完成相同的计算。

    但作者认为,这只是IBM薄弱的反击。

    一方面,谷歌阐述的是它已经完成的事情,而IBM描述的是它在理论上可以完成的事情。

    另一方面,谷歌所找到的比当前传统计算机执行任务快得多的方法适用于更大范围的量子研究和改进。如果因此能够在量子计算方面的工作激发出更高效的经典计算算法,那么就软件开发而言,这将是一个双赢的局面。

    作者为了进一步阐明量子计算的意义,介绍了数字计算的发展历程。通过参考早期的数字计算,可能更容易理解量子计算和经典计算之间的关系。

    在初期,虽然数字计算机最终超越了模拟计算机,但最早的数字计算机是基于继电器的机电系统,比当时的模拟计算机还要慢得多。所以在数字计算机完全接管制造业之前,很多重要操作都是由数字-模拟计算机的混合体完成的。

    从这个角度来看,“数字霸权”并不是一个此消彼长的事件。模拟计算机在数字计算机出现后的几十年里仍然不断改进,速度不断变快,能力不断变强。只不过数字机器改进得更快,能够解决更广泛的问题,随着时间的推移,数字计算机才取代了模拟系统。

    与数字计算和模拟计算相比,量子计算和经典计算的一个重要区别是,没有人指望量子计算机会取代经典计算机。

    量子计算机需要液氮才能运行,而且没有办法复制那种可以放在桌子下或口袋里的盒式冷却装置。在这种情况下,并不存在上述同样的替换周期。

    人们应该预料到的是,随着量子计算机和经典计算机的不断发展,经典计算机将继续有能力处理它们曾经无法有效计算的测试,同时量子计算机将以一种完全不同的方式在这些测试中提高它们的能力。

    换句话说,即使IBM有一种聪明的加速方法可以使这个特定的解决方案在经典计算机上模拟出来,但通用量子计算机中量子位的快速增长将很快使这种解决方案无法工作。随着可用量子位元数目的增加,量子计算可以解决的问题数目也会增加。

    因此,谷歌达到绝对的量子霸权了吗?作者的答案是目前看来已经达到了,尽管在未来的几天或几周内,许多目光敏锐的人将更仔细地研究这篇论文。IBM试图否定的事实也没有获得大多科学家的认同。

    多年来,人们一直质疑是否有可能建造量子计算机。今天,研究人员正在努力研究如何让量子计算机真正投入工作使用。

    谷歌迈出了量子计算领域“登月的第一步”,即使争议存在,量子霸权的问题似乎在很大程度上是一个“何时”的问题,而不是“如果”的问题。

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