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| 本文作者： 包永剛 | 2018-05-21 18:00 |
谷歌新發(fā)布的Bristlecone芯片或許足以谷歌的量子計算研究人員策劃一場派對，但來自中國的競爭對手阿里巴巴的新成果可能會使其派對推遲。中美公司在一個前沿的物理邊界上的競爭表明，國家以及公司之間的競爭越來越激烈，它們都希望能夠創(chuàng)造一種新型的難以想象的強大電腦。
現(xiàn)代計算機使用以比特為單位的“1”或“0”表示數(shù)據(jù)，稱為經典比特。量子計算機用微妙的量子力學效應來表示比特數(shù)據(jù)“0”和“1”，量子比特也由此出現(xiàn)，但量子力學效應在20世紀初期使愛因斯坦和其他物理學家困惑不解。另外，量子力學效應只在極低的溫度和特別細微的范圍內才能被檢測到，這使得量子比特獲得了一種疊加狀態(tài)，即同時有效地表示 “1” 和 “0”，進而允許量子計算機在進行復雜計算時可以走捷徑。有證據(jù)量子計算可以幫助進行化學模擬，谷歌和其他一些人認為機器學習也能得到提升。
谷歌的量子霸權計劃
今年3月，谷歌推出一款名為Bristlecone的芯片，目標是成為量子計算的里程碑。谷歌稱，Bristlecone是第一個具有超越任何傳統(tǒng)計算機計算能力的量子計算系統(tǒng) ，這將成為“量子霸權（Quantum supremacy）”的標志，量子霸權指的是量子計算設備在實現(xiàn)某一個應用上超越最厲害的傳統(tǒng)計算機。該研究團隊的領導人John Martinis還表示，它今年可能會實現(xiàn)“量子霸權”，更新了此前在2017年實現(xiàn)量子霸權的預測。
Google的Bristlecone芯片擁有超導電路制成的72個量子比特，是迄今為止最大的量子芯片，超過了IBM的50量子比特和英特爾的49量子比特。谷歌的研究人員計算出這足以在超過任何范圍的常規(guī)電腦的情況下運行一個精心挑選的演示問題，實現(xiàn)量子霸權。
自2006年起，Google一直致力于量子計算，最初使用加拿大D-Wave的硬件。2014年，Google將整個加州大學圣芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）研究團隊的全部十幾個人都納入麾下，包括研究團隊領導人John Martinis，并建立了自己的量子硬件實驗室。
不過谷歌最近關于實現(xiàn)量子霸權的言論讓該領域的其他一些人感到厭煩，他們認為建立里程碑是一個決定性的時刻，這樣的表述可能會夸大量子計算機實際的發(fā)展進程。英特爾首席技術官Mike Mayberry本周告訴WIRED，他認為該技術是一項為期10年的項目。IBM表示它可以在五年內成為“主流”。
阿里巴巴的質疑與谷歌的反駁
對于谷歌將在2018年實現(xiàn)量子霸權的樂觀態(tài)度，阿里巴巴的研究成果提出了質疑。阿里巴巴的研究人員利用一系列功能強大的服務器來模擬Google新芯片的運作，并對美國公司已發(fā)布的計劃提出挑戰(zhàn)。結果提醒人們，現(xiàn)有的計算機架構的性能還未完全發(fā)揮出來，并暗示谷歌計劃用其量子芯片進行演示的結果不會超過傳統(tǒng)計算機。阿里巴巴量子實驗室主任施堯耘說：“很多人都希望這款處理器能夠實現(xiàn)量子霸權，但我們的結果表明，這種期待可能過于樂觀。”他表示阿里巴巴是通過設計更好的方法，即將模擬量子計算操作的任務劃分給許多共同工作的計算機獲得的成果。
阿里巴巴的研究結果讓科羅拉多大學的教授Graeme Smith發(fā)出了一條由一串“哇”組成的評論。Smith告訴WIRED，谷歌的Bristlecone似乎是最有能力的量子芯片，但阿里巴巴的研究結果表明這種芯片的錯誤率仍然過高。他說：“這表明我們不會在短時間內看到他們實現(xiàn)量子霸權?！?/p>
阿里巴巴量子研究人員新的結果表明，谷歌發(fā)布的Bristlecone計劃無法實現(xiàn)量子霸權。他們認為，需要更低錯誤率的芯片。對此，在一封電子郵件中，谷歌研究員Sergio Boixo告訴WIRED他歡迎這樣的研究，但關于這篇論文的結果有很多“問題”。其他人認為它們是值得注意的。 “游戲規(guī)則已經開始改變了?！蹦霞又荽髮W教授Itay Hen說。
Google的Boixo還反駁說，阿里巴巴的模擬的方法不夠詳細無法作為最后的結論。更好的模擬方法，比如阿里巴巴的研究也是谷歌一直致力于研究測試量子霸權的新方法的原因，Boixo稱其不應該要求大規(guī)模的硬件升級。南加州大學的Hen說：“這反過來會刺激研究人員試圖從傳統(tǒng)計算機中榨取更多性能。我確信游戲規(guī)則會發(fā)生改變?！?/p>
量子霸權競爭加劇
實現(xiàn)量子霸權將是一項科學突破，而不是量子計算機準備好規(guī)模應用的證明。不過實現(xiàn)量子霸權有助于谷歌在激烈的競爭中立足。IBM，英特爾和微軟等競爭對手想要將量子計算機出租或出售給戴姆勒和摩根大通等公司，這些公司正在探索用機器如何改進電池和成本的模型。
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，IBM 在2016 年就開發(fā)出了具有 5 位量子比特的量子計算機，并把它提供出來作為量子計算云服務供研究者使用。2017 年 11 月，IBM 又宣布發(fā)布新型的 20 位量子比特的量子計算機。IBM 還表示，他們的研究人員們已經成功開發(fā)出了一臺 50 位量子比特的原型機，以往觀點認為達到 50 位量子比特的量子計算機就可以模擬傳統(tǒng)計算機的所有操作
微軟在2016年宣布計劃斥巨額資源開發(fā)量子計算機的原型產品。2018年3 月 29 日凌晨微軟宣布發(fā)現(xiàn)馬約拉納費米子的存在證據(jù)，下一步會將費米子轉化為量子，并希望在今年年底實現(xiàn)這一目標，在 5 年內向其他企業(yè)提供可用的量子計算機。
對量子計算最大的賭注恐怕來自英特爾，2015 年英特爾宣布將向荷蘭代爾夫特理工大學的量子技術研究項目 QuTech 投資 5000 萬美元。英特爾專注于硅量子點技術經常被稱作人造原子。
阿里巴巴在量子計算領域的崛起非常迅速，阿里巴巴在 2015 年開始關注量子計算，并和中科院合作成立了亞洲首個量子計算實驗室。2018 年2月中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院與阿里云宣布，11 量子比特超導量子計算服務在量子計算云平臺上線。2018年5月，阿里巴巴量子實驗室施堯耘團隊宣布成功研制當前世界最強的量子電路模擬器，名為太章。
阿里的迅速崛起顯示出中國的技術雄心，騰訊和百度也先后于2017年和2018年開始對量子計算的研究。雷鋒網(wǎng)也了解到，中國政府已承諾投入100億美元建設一座新的國家量子實驗室。
當然，這些項目是日益增長的國際競賽的一部分：歐盟正計劃在量子研究領域投資11億美元。美國方面，盡管白宮辦公室的科學和技術政策在特朗普的領導下大幅縮水，但該研究團隊在12月獲得了第一位量子計算專家，來自于馬里蘭大學的研究員ake Taylo。
阿里巴巴的施堯耘并不否認量子霸權的重要性，但他建議谷歌和其他量子計算研究人員應該更加冷靜。他說：“對于設備物理學家來說，擔心什么時候到達霸主地位就像是擔心你的孩子什么時候會比你的狗更聰明一樣，只要你專注照顧好他，事情就會發(fā)生，即便你不確定是在什么時候?！?/p>
雷鋒網(wǎng)編譯，via wired
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