相信你已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)谷歌宣稱(chēng)在量子計(jì)算方面取得突破,，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。最強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)要10000年完成的計(jì)算量,，量子計(jì)算機(jī)只要200秒就能解決,。量子計(jì)算的厲害之處可見(jiàn)一斑。什么是量子霸權(quán),？量子計(jì)算為何重要,？谷歌量子計(jì)算到底發(fā)展到什么地步？為什么IBM表示不服,？今天就隨極客網(wǎng)來(lái)探究一番,。

什么是量子計(jì)算和量子霸權(quán)？

在我們的日常生活中,，事件的可能性可以用0－100％來(lái)劃分,，沒(méi)有負(fù)值，所以我們不會(huì)說(shuō)有－30％的可能性會(huì)下雨,。當(dāng)我們搭建物理塊時(shí),，比如用電子、光子搭建,，它們遵守的可能性原則完全不同,，這就涉及到另一個(gè)概念“amplitudes”（幅值）,，這個(gè)值有正、有負(fù),，甚至有可能更復(fù)雜,。如果某事件可以以正幅值的形式發(fā)生，也可以以負(fù)幅值的形式發(fā)生,，那么它的可能性就會(huì)消失,，因?yàn)榭偡悼赡苁?，事件永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生,。就這是所謂的“量子干涉”,，量子世界正是根據(jù)這樣的奇怪規(guī)則建立的。

假設(shè)有1000個(gè)量子比特,，它們?nèi)紩?huì)相互作用，根據(jù)量子力學(xué)的游戲規(guī)則,，1000個(gè)量子比特的每一種可能搭配方式都會(huì)有一個(gè)幅值,。1000個(gè)量子比特能同時(shí)處于2種至1000種狀態(tài)中，約有10的300次方種可能性,，而宇宙中只有10的80次方個(gè)原子,。

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用0或者1的比特來(lái)存儲(chǔ)不同信息，量子計(jì)算機(jī)使用量子比特存儲(chǔ)信息,。量子比特存儲(chǔ)的信息可能是0,、可能是1，也有可能既是0也是1,。量子力學(xué)認(rèn)為,，一個(gè)原子可以同時(shí)處于兩種狀態(tài)。1個(gè)量子比特可以存儲(chǔ)2種狀態(tài)的信息,，也就是0和1,；2個(gè)量子比特就可以存儲(chǔ)4種狀態(tài)的信息，3個(gè)8種,，4個(gè)16種,。

谷歌量子計(jì)算機(jī)有53個(gè)量子比特，有2的53次方種狀態(tài),，約為9 quadrillion（千萬(wàn)億,，1后面15個(gè)0）?？茖W(xué)家相信,，用谷歌量子計(jì)算機(jī)完成計(jì)算時(shí)，它走1步,，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)要走9千萬(wàn)億步,。

那么什么是“量子霸權(quán)”呢,？其實(shí)谷歌管它叫量子優(yōu)勢(shì)，不叫量子霸權(quán),，指的是量子計(jì)算的計(jì)算力超越經(jīng)典計(jì)算機(jī),。

谷歌真的實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)了嗎？

谷歌宣稱(chēng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”,，全球媒體專(zhuān)家都是怎樣看的,？我們收集幾個(gè)媒體的重要觀點(diǎn)，讓大家深入了解一下,，量子計(jì)算到底意味著什么,？谷歌是否真的實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)？

Vox：小塊頭也有大能力,，谷歌量子計(jì)算機(jī)只有一張床大小

量子霸權(quán)這個(gè)術(shù)語(yǔ)是2012年提出來(lái)的,，意思就是說(shuō)量子計(jì)算機(jī)可以做一些事，但經(jīng)典計(jì)算機(jī)跟不上它的速度,。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度比常規(guī)計(jì)算機(jī)快很多,。不過(guò)有許多人表示懷疑，認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)可能無(wú)法完成實(shí)際計(jì)算,。

目前世界最快的經(jīng)典計(jì)算機(jī)名叫Summit,，歸IBM所有，它有兩個(gè)籃球場(chǎng)那么大,。谷歌量子計(jì)算機(jī)很小,，可能只有一張床那么大，名叫Sycamore,。谷歌給Sycamore一個(gè)特殊的問(wèn)題,，讓它解決，這個(gè)問(wèn)題叫“隨機(jī)電路建?！眴?wèn)題,。

谷歌聲稱(chēng)解決同樣的問(wèn)題經(jīng)典計(jì)算機(jī)要1萬(wàn)年，而Sycamore量子計(jì)算機(jī)只要200秒,。IBM表示懷疑,，它認(rèn)為最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)解決此問(wèn)題只要兩天半。

即使是這樣,，谷歌的成就也不容忽視,。經(jīng)典計(jì)算機(jī)要兩天半解決的問(wèn)題，量子計(jì)算機(jī)只要200秒,。如果谷歌量子計(jì)算機(jī)更大一些,，有70個(gè)量子比特，經(jīng)典計(jì)算機(jī)要像它一樣強(qiáng)大，體積可能有一個(gè)城市那么大,。

在量子計(jì)算領(lǐng)域,，在過(guò)去一段時(shí)間IBM一直是領(lǐng)先者，它并沒(méi)有將“量子霸權(quán)”當(dāng)成追求的目標(biāo),。為什么,？因?yàn)镮BM認(rèn)為所謂量子霸權(quán)只是一個(gè)人為設(shè)定的基準(zhǔn)，即使你跨過(guò)了基準(zhǔn)線,，它可能還是沒(méi)什么用,。

Gizmodo：量子計(jì)算也會(huì)犯錯(cuò)，對(duì)計(jì)算環(huán)境要求苛刻

盡管谷歌取得技術(shù)突破,，但量子計(jì)算機(jī)還是會(huì)犯錯(cuò),。與外部世界的任何一點(diǎn)作用都可能會(huì)讓量子比特出現(xiàn)錯(cuò)誤。但谷歌的實(shí)驗(yàn)向我們證明,，當(dāng)量子比特越來(lái)越多時(shí),，人類(lèi)預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的能力也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。

谷歌科學(xué)家Marissa Giustina說(shuō)：“我們已經(jīng)證明,，我們能夠理解這些錯(cuò)誤,。這是一個(gè)重要的工程、物理突破,。”

當(dāng)你接觸量子計(jì)算程序,，你會(huì)通過(guò)常規(guī)計(jì)算機(jī)界面來(lái)操縱,，發(fā)出脈沖，它可以改變量子比特的賦值,，和五線譜上的音符有點(diǎn)像,。完成操作后，研究人員向我展示發(fā)送的脈沖是怎樣的形狀,。

無(wú)論怎樣,，在科學(xué)層面，谷歌已經(jīng)向我們展示更大,、更復(fù)雜的量子系統(tǒng),，比之前的量子計(jì)算機(jī)都要復(fù)雜。從計(jì)算層面看,，我們已經(jīng)進(jìn)入陌生領(lǐng)地,，在這里量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)是可見(jiàn)可摸的設(shè)備，它能做經(jīng)典計(jì)算機(jī)做不了的事,。

難怪Marissa Giustina說(shuō)：“現(xiàn)在我們已經(jīng)進(jìn)入計(jì)算新領(lǐng)域,，通過(guò)其它工具你進(jìn)不了?！?/p>

麻省理工技術(shù)評(píng)論：谷歌與IBM爭(zhēng)了起來(lái),，后者的經(jīng)典計(jì)算機(jī)也很強(qiáng)大

“量子霸權(quán)”最初是由加州理工學(xué)院科學(xué)家John Preskill提出的,，他認(rèn)為，在挑選問(wèn)題時(shí)谷歌的選擇面很窄,，它選了量子計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)而經(jīng)典計(jì)算機(jī)不擅長(zhǎng)的問(wèn)題,。John Preskill說(shuō)：“量子計(jì)算幾乎沒(méi)有架構(gòu)，所以經(jīng)典計(jì)算機(jī)很難跟上,，正因如此,，量子計(jì)算提供的答案在信息方面嚴(yán)重不足?！?/p>

另外,，谷歌在模擬時(shí)不能簡(jiǎn)單將量子計(jì)算代碼移植到經(jīng)典計(jì)算機(jī)上。當(dāng)模擬的量子比特增加時(shí),，難度也會(huì)增加,，而且是指數(shù)級(jí)增加。正因如此,，才會(huì)有各種各樣的代碼優(yōu)化技術(shù)出現(xiàn),，只有利用這些技術(shù)才能獲得足夠好的結(jié)果。

IBM研究人員提出一種方法,，用這種方法計(jì)算,，經(jīng)典計(jì)算機(jī)只要兩天半就能完成谷歌所說(shuō)的任務(wù)，如果稍作優(yōu)化,，時(shí)間會(huì)更短,。

關(guān)鍵差異在哪里呢？在硬盤(pán),。用經(jīng)典計(jì)算機(jī)模擬量子計(jì)算機(jī),，需要處理海量數(shù)據(jù)。內(nèi)存如果越小,，你就要將任務(wù)劃成更多的部分,，需要的時(shí)間也就會(huì)更長(zhǎng)。谷歌高度依賴(lài)RAM,，用RAM來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),，IBM既用到了RAM，也用到了硬盤(pán),。IBM還說(shuō)可以用其它經(jīng)典計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)（硬件和軟件技術(shù)）來(lái)提升速度,。IBM雖然給出了方法，但它并沒(méi)有真正測(cè)試,，所以我們不能判斷效果到底是否真像它說(shuō)的那樣好,。

爭(zhēng)論真的重要嗎？可以說(shuō)是，也可以說(shuō)不是,。正如Preskill所說(shuō)的,，谷歌解決的問(wèn)題幾乎沒(méi)有什么實(shí)際用處，即使谷歌量子計(jì)算機(jī)再大一些,，解決最狹窄的經(jīng)典問(wèn)題時(shí)也要很長(zhǎng)時(shí)間,。想用量子計(jì)算機(jī)破解現(xiàn)代編碼，至少還要等幾十年,。

盡管如此,，Preskill還是認(rèn)為達(dá)到“有限量子霸權(quán)”仍然重要，它意味著我們離實(shí)用量子計(jì)算機(jī)又近了一些,。

彭博社：有突破也有風(fēng)險(xiǎn),，加密技術(shù)可能會(huì)被瓦解

谷歌量子計(jì)算也給我們帶來(lái)一些風(fēng)險(xiǎn)。首先,，全球?qū)⒘孔佑?jì)算競(jìng)賽將會(huì)進(jìn)一步升溫,，后果無(wú)法預(yù)測(cè)。去年,，美國(guó)總統(tǒng)特朗普簽署一項(xiàng)命令,，投入11億美元，優(yōu)先發(fā)展量子計(jì)算技術(shù),，這只是開(kāi)始,。如果美國(guó)想在量子計(jì)算領(lǐng)域繼續(xù)成為全球領(lǐng)導(dǎo)者，必須做更多事,。

還有一個(gè)擔(dān)心,，當(dāng)先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)到來(lái)時(shí)，保護(hù)全球數(shù)字世界的加密技術(shù)可能會(huì)被瓦解,。這些加密系統(tǒng)以精深的數(shù)學(xué)問(wèn)題作為基礎(chǔ)，但從理論上說(shuō),，難題在量子計(jì)算機(jī)面前形同兒戲,。安全研究人員已經(jīng)意識(shí)到問(wèn)題的存在，他們正在努力開(kāi)發(fā)“后量子”系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn),。

毫無(wú)疑問(wèn),，量子計(jì)算時(shí)代會(huì)從許多錯(cuò)誤、從希望的破滅,、從難以克服的困難開(kāi)始,。谷歌已經(jīng)向我們證明量子計(jì)算技術(shù)正在進(jìn)步，以一個(gè)量子比特一個(gè)量子比特的速度前進(jìn),，走向奇怪的未來(lái),。

世界經(jīng)濟(jì)論壇：量子計(jì)算應(yīng)用廣闊，前景光明

有了量子計(jì)算技術(shù)，我們可以構(gòu)建全新互聯(lián)網(wǎng),，用量子比特而非比特構(gòu)建,。對(duì)于加密通信來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算技術(shù)也很重要,，因?yàn)榱孔油ǖ揽梢宰寕鬏斪兊酶踩?/p>

除此之外,，量子計(jì)算技術(shù)還可以用在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，相比經(jīng)典計(jì)算機(jī),，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度更快,。有人相信，在未來(lái)6－12個(gè)月,，量子計(jì)算就會(huì)在“機(jī)器學(xué)習(xí)”領(lǐng)域獲得“量子霸權(quán)”,。

量子計(jì)算的應(yīng)用前景幾乎無(wú)窮無(wú)盡，加密,、機(jī)器學(xué)習(xí),、化學(xué)、優(yōu)化,、通信等行業(yè)都用得上,。這還只是開(kāi)始，研究人員正在努力,，看看如何將量子計(jì)算與其它行業(yè)結(jié)合,。

谷歌量子計(jì)算機(jī)解決的問(wèn)題沒(méi)有任何實(shí)際意義，它只是向我們證明量子計(jì)算潛力無(wú)限,，在未來(lái)幾年里,，人類(lèi)也許就會(huì)解放這種能力。

南華早報(bào)：中國(guó)量子計(jì)算正在追趕美國(guó)

2018年,，阿里巴巴推出量子計(jì)算云,，系統(tǒng)裝備的量子處理器有11個(gè)量子比特，當(dāng)時(shí)它是世界第二快的量子計(jì)算機(jī),，只比IBM量子計(jì)算機(jī)（20個(gè)量子比特）慢一些,。

同樣在2018年，百度也建立自己的量子計(jì)算研發(fā)中心,，由教授Duan Runyao主管,，他曾說(shuō)要在2023年之前將百度量子計(jì)算機(jī)研究院變成世界一流研究院。

另外,，中國(guó)已經(jīng)在合肥設(shè)立國(guó)家量子計(jì)算中心,。

到目前為止，在量子比特的增加上,，西方比中國(guó)領(lǐng)先,。雖然這次谷歌展示的Sycamore有54個(gè)量子比特（其中一個(gè)沒(méi)有工作）,，但去年谷歌曾經(jīng)說(shuō)過(guò)它開(kāi)發(fā)出72位量子芯片。很快IBM也會(huì)向客戶(hù)開(kāi)放53位量子計(jì)算機(jī),。

量子比特的數(shù)量代表一切嗎,？不是的。要讓計(jì)算任務(wù)完美完成,，量子比特必須正常運(yùn)行,。在現(xiàn)實(shí)狀態(tài)中，它經(jīng)常犯錯(cuò),，需要修正,，量子比特越多，修正越難,。

總之,，在量子計(jì)算領(lǐng)域，谷歌已經(jīng)成為第一名,，但中國(guó)企業(yè)正在快速追趕,。

以上就是極客網(wǎng)分析解讀，并收集整理的一些國(guó)外媒體對(duì)量子計(jì)算及谷歌量子霸權(quán)的看法,，對(duì)此你有什么高見(jiàn),？歡迎與我們分享。