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國際 物理學家評谷歌“量子霸權”:離實際應用

發布時間:2019-10-25 14:11來源: 未知
谷歌公司傳播鼓吹他們的量子共計機可以在200秒內完成超級合計機需要1萬年才能完成的任務  sina科技訊 北京工夫10月25日音訊,10月23日,google公司的研討職員在英國《天然》(Nature)雜志上宣布論文稱,他們已獲勝演示了“量子霸權”(quantum supremacy)。所謂量子霸權,其實指的是量子計算機對經典計較機的超越,其運算威力遠遠逾越經典共計機,可以規劃經典較量爭論機在合理時間領域內不能意圖的標題問題。
  對于量子霸權的根究聽起來彷佛有點耳熟。美國國度航空航天局(NASA)對這篇論文有了所進獻。早在9月中旬,NASA就“無意偶爾”中將這項最新的量子總計研討頒布在官網上,宣稱“量子霸權”已經完成,然后又麻利將其撤下。誠然頒布發表的工夫其實不長,但這篇論文也曾引起了網絡上一片震動。這并不希奇,由于google公司宣稱,他們的量子共計機可以在200秒內完成超級計較機需要1萬年才能完成的事件,這樣的成果確實是太使人驚異了。
  Sycamore量子處理器的組織(a)和外面(b),芯片中有54個量子比特,每個量子比特(灰色)通過耦合器(藍色)與比來的量子比特相連  超級算計機和量子總計機的要害甄別在于它們存儲信息的辦法。超等計算機和任何古板算計機一樣,是二進制位的,措置的是1和0的標題問題;對于量子合計機,則涉及到量子比特的標題,可以如果0與1的任何布列。無非,這并不虞味著量子比特可以像薛定諤的貓一樣,同時是兩個彼此矛盾的東西——既是活的又是死的,或者既是0又是1。
  正如現實較量爭論機科學家斯科特·阿倫森(Scott Aaronson)在他的博客中所說,量子比特是“此與彼的冗雜線性組合”,或者說,是0與1的煩復線性組合。能夠最接近的類比應該是“多是多么,也多是那樣”。阿倫森指出,簡單來說,你可以把量子合計機界說為一臺操作這種新型“可能性”的共計機。
  為甚么利用這類“可能性”就能付與量子合計機所謂的“霸權”?德公法蘭克福高等鉆研院的實際物理學家薩賓·霍森費爾德(Sabine Hossenfelder)批注道:“為了讓你懂得量子較量爭論機的才略,你可以假想一下:通適量子力學方程的數值解,在經典共計機上仿照量子共計機。”
  “如果你這么做,”她接著說,“那么經典計較機的計算肩負就會隨著仿照的量子比特的數目呈指數添加。你可以在小我電腦出息行2或4個量子比特的合計,但如果是50個量子比特,你就需要一個超等較量爭論機集群。任何超越50個擺布量子比特的較量爭論目前都難以完成,最多在職何合理的光陰內都無奈總計。”
  谷歌的量子總計機是一個名為“Sycamore”的紫色芯片。Sycamore的原意是梧桐樹,在論文中給出的芯片圖片上,可以看到一邊刻著“Google AI Quantum”,另一邊則刻著“Sycamore”與一棵梧桐樹的圖案。這個量子處置懲罰器被設計成使用54個超導transmon量子比特。由于其中一個量子比特不能畸形任務,因此他們在實驗中使用了53個量子比特,在一個“偽隨機量子電路輸出的采樣任務”中將其計較速率與“最兒女的超級算計機”進行了相比。研究職員顯現,Sycamore的計較幾乎不有結構,這使它成為“基準測試的符合決意”。與之相比,保守計較機的運轉速度就顯得至關急速。他們總結說,Sycamore的得勝“預示著一個備受守候的算計范式行將到來”。
  2012年,加州理工學院的實際物理學家、量子信息與肉體研究所利益約翰·普雷斯基爾(John Preskill)提出了“量子霸權”一詞,事后這成為一個劃時代的詞匯。普雷斯基爾的原意是用量子霸權來刻畫量子合計機發展的環節節點。他本月在《量子》(Quanta)雜志上寫道:“我想比較張揚,此刻是咱們這個星球汗青上的一段不凡時期,基于量子物理學道理的信息武藝欣欣向榮。”他儼然在說,google的實驗到底后背還應當加之幾句注解。
  “正如google團隊所狡賴的那樣,他們的機械表現出驚人的共計速度,但所妄想的標題顛末了細心挑揀,方針只是為了展示量子總計機的優異性,”普雷斯基爾填補道,“在其他方面,(量子算計)并無太大的實際意義。”霍森費爾德有了同樣的看法。她說,目下當今的量子合計機似乎還只是“科學家的新玩具”,由于“盡管隨機變量的發生發火可以用來搜檢量子霸權,但并缺失以合計出任何無效的后果。”
  盡管云云,普雷斯基爾仍顯現谷歌取患了試探量子計較機合用性的需求一步。他以為,為即將到來的“新時代”創造一個短語是很有必要的,這個短語便是NISQ(noisy intermediate-scale quantum),即“嘈吵中型量子”。個中的“嘈雜”(noisy)含義便是“不正確的”。對于量子比特,想要失掉無不合錯誤的較量爭論下場依舊太難了——量子共計機運轉的歲月越長,它累積的過錯就越多,計算事實就越不成靠。“中型”(Intermediate-scale)的意思則是,目下當今的量子計較機恰恰可以做到google所做的事務,即在某些任務中鐵樹開花地擊敗超級算計機,展示量子計較的優良性。但是,量子總計機太小了,最多只有幾百個量子比特,做不出任何有價值的事變。所以,如果想超越NISQ時代,還需要相等長的光陰。
  對于量子霸權,當前咱們還不有什么好激動的。“發明(NISQ)這個術語,其實是想讓投資者信賴量子較量爭論將在將來幾十年孕育發生實際應用,”霍森費爾德說,“NISQ的標題在于,只管它們可能很快就能夠付諸實踐,但沒人曉得如何把持它們算計出有用的畢竟。”也許永久不會有人曉得。“我那時很擔憂量子較量爭論會走上核聚變的老路,永久布滿指望,但又永久不會真正實現,”霍森費爾德填補道。
  可以理解的是,谷歌的鉆研職員及其NASA分工者對這種不確定性給出了更自動的疏解。他們指出,當初的量子合計還處于“過渡”階段,從貞潔的學術鉆研,到成為封鎖新型計算身手的樞紐,另有很長的路要走,“我們隔斷有代價的短期應用只有一步之遙”。誰又能知道,這一天會甚么時分到來呢?(任天)
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