強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)真的要來了嗎？谷歌日前宣布該公司推出的D-Wave量子計(jì)算機(jī)在解決問題時(shí)能夠比其他任何計(jì)算機(jī)都快出一億倍，并且能夠極大地推動(dòng)人工智能的進(jìn)步。然而，一些業(yè)內(nèi)研究人員表示，谷歌的這些說法有些夸張了，其實(shí)并沒有比普通的計(jì)算機(jī)快多少。為什么呢？

谷歌做了什么來推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)？

2013年，谷歌向加拿大本拿比公司D-Wave購(gòu)買了一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。D-Wave出品的機(jī)器在學(xué)術(shù)界一直頗受爭(zhēng)議，此前表示自產(chǎn)的計(jì)算機(jī)速度更快的言論已經(jīng)遭到質(zhì)疑。如今谷歌再推出了看似是迄今為止最強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，號(hào)稱快出1億倍。

D-Wave計(jì)算機(jī)如何運(yùn)作？

據(jù)悉，谷歌此次宣布的重要佐證就是"量子退火"算法。這種算法確定了當(dāng)面臨一系列潛在解決方案時(shí)一個(gè)特定函數(shù)的全局極小值，即在給定一系列選項(xiàng)時(shí)，它能夠確定完成一個(gè)任務(wù)所需的最優(yōu)解決方案。普通的數(shù)字計(jì)算機(jī)在0和1的二進(jìn)制系統(tǒng)上運(yùn)行，稱為“比特”（bit）。但量子計(jì)算機(jī)可以在量子比特（qubit）上運(yùn)算，可以計(jì)算0和1之間的數(shù)值。

谷歌如何獲得如此大幅的速度提升？

谷歌團(tuán)隊(duì)將D-Wave與一臺(tái)運(yùn)行模擬退火軟件的普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行比對(duì)。顧名思義，這個(gè)軟件試圖模擬能源景觀的探索過程，但不像D-Wave，它不能通過量子隧道走捷徑，因此運(yùn)行起來會(huì)更慢一些。D-Wave系統(tǒng)是硬件編碼在自身量子陣列里運(yùn)行量子退火算法。最重要的是，谷歌在這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)都測(cè)試了計(jì)算量較大的問題，從而得出差別的結(jié)論。

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)問題涉及將近1000個(gè)二進(jìn)制變量時(shí)，量子退火算法要比傳統(tǒng)的模擬退火更快地輸出結(jié)果。”谷歌Hartmut Neven寫道，“快了不止1億倍?！?/span>

其他人怎么看？

“你需要仔細(xì)地研究文章，”瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Matthias Troyer表示，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置的問題本來就是一個(gè)對(duì)普通模擬退火很難，而對(duì)D-Wave很容易的問題。”也就是說，D-Wave占有了很大的主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

Troyer指出，把模擬退火的算法進(jìn)行一下改進(jìn)，就能使得D-Wave的優(yōu)勢(shì)大大降低。而其他更復(fù)雜的問題，在普通計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的速度甚至比D-Wave更快?！奥暦Q’快出1億倍‘的說法對(duì)公眾是一種誤導(dǎo)。”

而且，值得注意的是，D-Wave是一款專業(yè)硬件，成本高達(dá)1000至1500萬美元。正如谷歌在其論文中所描述的那樣，一臺(tái)相似的但不是量子計(jì)算的專業(yè)設(shè)備也能實(shí)現(xiàn)目前D-Wave的計(jì)算速度，盡管他們沒有對(duì)這個(gè)進(jìn)行研究比對(duì)。

所以，谷歌是想蒙蔽我們的眼睛嗎？

也不完全是。Neven在文章結(jié)尾處表示，其他算法也有可能超越D-Wave，只是谷歌認(rèn)為隨著D-Wave的日漸強(qiáng)大，其他那都不是事兒。

然而并不是所有人都這么相信D-Wave?！?nbsp;D-Wave目前的能力證明誠(chéng)然是令人印象深刻的，”麻省理工學(xué)院 Scott Aaronson表示，“但是它是否能夠?qū)崿F(xiàn)’真正的量子速度’仍有待觀察?！?/p>

那么，有明確的證據(jù)能證明高速量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)的可能性嗎？

也許有——但也需要新的硬件。D-Wave的目標(biāo)只是讓量子計(jì)算機(jī)盡可能快地走向市場(chǎng)，轉(zhuǎn)化為資本。但是，Aaronson認(rèn)為，他們的“量子相干性”（或者說“態(tài)之間的關(guān)聯(lián)性”）——量子計(jì)算機(jī)需要的一些重要量子性質(zhì)——并沒有精工細(xì)活研發(fā)出來的量子芯片那么好。

谷歌也正押注其中——該公司聘請(qǐng)了外部研究人員來建立自己的量子芯片團(tuán)隊(duì)。而IBM最近也獲得了來自美國(guó)政府的資金來研發(fā)自家的版本。Aaronson表示，兩者看起來似乎都很靠譜。但是，時(shí)刻分清楚實(shí)力和營(yíng)銷熱點(diǎn)仍然重要。

via Newscientist

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