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【文/觀察者網(wǎng) 谷智軒】

一個多月前，美國科技巨頭谷歌（Google）的一份研究報告現(xiàn)身美國國家航空航天局（NASA）網(wǎng)站。盡管被火速撤下，但這篇報告拋出的一個重磅概念——“量子霸權(quán)（quantum supremacy）”，引發(fā)各大外媒熱議。

昨天（23日），英國《自然》（Nature）雜志正式刊登了谷歌的研究報告，雜志網(wǎng)站還在頭版頭條放出了谷歌的“官宣”：你好，量子世界！我們實(shí)現(xiàn)了“里程碑式的量子霸權(quán)”。

《自然》網(wǎng)站截圖

谷歌的科學(xué)家們宣稱，他們的量子計算機(jī)進(jìn)行了一項(xiàng)特殊的計算，其計算能力超出了傳統(tǒng)計算機(jī)的“實(shí)際能力”，這在世界上尚屬首次。

該公司估計，即使是最先進(jìn)的傳統(tǒng)超級計算機(jī)，完成同樣的計算也需要1萬年的時間，而谷歌的“西克莫（Sycamore）”量子計算機(jī)只用了200秒。

據(jù)《紐約時報》報道，有科學(xué)家將谷歌的成就與萊特兄弟1903年的首次飛行相媲美。

連美國“第一女兒”伊萬卡也在社交媒體上“蹭熱度”，稱美國正式實(shí)現(xiàn)‘量子霸權(quán)’，谷歌的項(xiàng)目是與特朗普政府、以及加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校合作進(jìn)行的。

不過，對于這一此前已被泄露的“壯舉”，美國老牌科技公司IBM表示不服。三天前（21日），IBM就在其官網(wǎng)發(fā)表博文稱，谷歌所謂要花1萬年的計算，傳統(tǒng)計算機(jī)在2.5天內(nèi)就能完成，這還是保守估計。

“按照‘量子霸權(quán)’的最嚴(yán)格定義，這一目標(biāo)尚未實(shí)現(xiàn)。”IBM直言。

IBM博文截圖

1萬年和200秒

到底什么是“量子霸權(quán)”？

2012年，美國加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家約翰?普瑞斯基爾（John Preskill）提出了這一概念，指量子計算機(jī)可以做到經(jīng)典計算機(jī)實(shí)現(xiàn)不了的事。

《自然》網(wǎng)站報道指出，量子計算機(jī)的工作方式與傳統(tǒng)計算機(jī)有根本的不同：傳統(tǒng)比特（bit）不是“1”就是“0”，但是量子比特（qubit）可以同時以多種狀態(tài)存在。

理論上，當(dāng)量子比特“不可避免地”連結(jié)在一起時，物理學(xué)家可以利用它們波狀量子態(tài)之間的干擾來進(jìn)行計算。不通過這種方式，相關(guān)計算可能要花費(fèi)數(shù)百萬年的時間。

具體來看，谷歌研制的“西克莫”量子芯片包含54個量子比特，每個量子比特都由超導(dǎo)環(huán)組成。由于有1個量子比特?zé)o法有效工作，芯片實(shí)際只使用了53個量子比特。

谷歌的“西克莫”量子芯片

報告顯示，“西克莫”所進(jìn)行的運(yùn)算，是要證明一個隨機(jī)數(shù)字生成器符合“隨機(jī)”的標(biāo)準(zhǔn)。即使是現(xiàn)存最先進(jìn)的傳統(tǒng)超級計算機(jī)“頂點(diǎn)（Summit）”，對量子電路的一個實(shí)例取樣100萬次也要耗時1萬年，但“西克莫”僅用200秒便完成了運(yùn)算。

谷歌量子計算團(tuán)隊負(fù)責(zé)人哈特穆特?尼文（Hartmut Neven）表示，該公司實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的證據(jù)是無懈可擊的。即使外部研究人員縮短了進(jìn)行傳統(tǒng)模擬的時間，量子硬件也在不斷改進(jìn)——這意味著在這個問題上，傳統(tǒng)計算機(jī)不太可能迎頭趕上。

“看來谷歌給了我們第一個實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明量子加速在真實(shí)世界的系統(tǒng)中是可以實(shí)現(xiàn)的。”澳大利亞新南威爾士大學(xué)量子物理學(xué)家米歇爾?西蒙斯（Michelle Simmons）說。

美國得州大學(xué)奧斯汀分校的理論計算機(jī)科學(xué)家斯科特?阿倫森（Scott Aaronson）認(rèn)為，雖然谷歌上述成果的實(shí)際應(yīng)用有限，“假設(shè)它是成立的，那么科學(xué)成就是巨大的。”

事實(shí)上，早在上月底，谷歌相關(guān)研究報告的早期版本就出現(xiàn)在NASA網(wǎng)站上，但隨后被迅速刪除。美國《財富》雜志當(dāng)時援引谷歌消息人士稱，報告被撤回是因?yàn)樵撗芯可形唇?jīng)過同行評議。

“霸權(quán)”或只是“優(yōu)勢”

對于谷歌的“壯舉”，其競爭對手IBM在一篇博文中予以了質(zhì)疑。

IBM的研究人員指出，谷歌所謂“最先進(jìn)的超級計算機(jī)大約需要1萬年”完成的任務(wù)，在一個傳統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)上的理想模擬，只需要2.5天，而且保真度要高得多。這實(shí)際上還是對一個保守的、最壞情況的估計。谷歌在進(jìn)行比較時，未能充分考慮“大量磁盤存儲”。

“頂點(diǎn)”超級計算機(jī)，由IBM為美國能源部旗下橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)建造

博文還援引“量子霸權(quán)”提出者普瑞斯基爾最近的觀點(diǎn)稱，這個詞“加劇了對量子技術(shù)現(xiàn)狀的過度炒作”，并且“通過與‘白人至上（white supremacy）’的聯(lián)系，喚起了一種令人厭惡的政治立場”。

IBM方面認(rèn)為，“霸權(quán)”一詞正在被幾乎所有人誤解，類似“實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)”的“標(biāo)題黨報道”會不可避免地誤導(dǎo)公眾。根據(jù)最嚴(yán)格的定義，這一目標(biāo)尚未實(shí)現(xiàn)。

“量子計算機(jī)永遠(yuǎn)不會‘凌駕’于傳統(tǒng)計算機(jī)之上，而是與它們協(xié)同工作，因?yàn)閮烧叨加衅洫?dú)特的優(yōu)勢。”博文寫道。

目前，IBM用來反駁谷歌的論文尚未經(jīng)過同行評議。《自然》網(wǎng)站報道稱，如果IBM是正確的，它將把谷歌的“壯舉”降級為 “量子優(yōu)勢”，即量子計算機(jī)的計算速度比傳統(tǒng)計算機(jī)快得多，但沒有超出后者的能力范圍。

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