物理學家評谷歌“量子霸權”:離實際應用還很遙遠
10月23日,谷歌公司的研究人員在英國《自然》(Nature)雜志上發(fā)表論文稱,他們已成功演示了“量子霸權”(quantum supremacy)。所謂量子霸權,其實指的是量子計算機對經(jīng)典計算機的超越,其運算能力遠遠超過經(jīng)典計算機,可以解決經(jīng)典計算機在合理時間范圍內(nèi)不能解決的問題。 關于量子霸權的討論聽起來似乎有點耳熟。美國國家航空航天局(NASA)對這篇論文也有所貢獻。早在9月中旬,NASA就“無意”中將這項最新的量子計算研究發(fā)表在官網(wǎng)上,宣稱“量子霸權”已經(jīng)實現(xiàn),然后又迅速將其撤下。雖然發(fā)表的時間并不長,但這篇論文已經(jīng)引起了網(wǎng)絡上一片震蕩。這并不奇怪,因為谷歌公司聲稱,他們的量子計算機可以在200秒內(nèi)完成超級計算機需要1萬年才能完成的事情,這樣的成果實在是太令人驚奇了。 ![]() Sycamore量子處理器的布局(a)和外觀(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)與最近的量子比特相連 超級計算機和量子計算機的關鍵區(qū)別在于它們存儲信息的方式。超級計算機和任何傳統(tǒng)計算機一樣,是二進制位的,處理的是1和0的問題;對于量子計算機,則涉及到量子比特的問題,可以假設0和1的任何排列。不過,這并不意味著量子比特可以像薛定諤的貓一樣,同時是兩個相互矛盾的東西——既是活的又是死的,或者既是0又是1。 正如理論計算機科學家斯科特·阿倫森(Scott Aaronson)在他的博客中所說,量子比特是“此和彼的復雜線性組合”,或者說,是0和1的復雜線性組合;蛟S最接近的類比應該是“可能是這樣,也可能是那樣”。阿倫森指出,簡單來說,你可以把量子計算機定義為一臺利用這種新型“可能性”的計算機。 為什么利用這種“可能性”就能賦予量子計算機所謂的“霸權”?德國法蘭克福高等研究院的理論物理學家薩賓·霍森費爾德(Sabine Hossenfelder)解釋道:“為了讓你了解量子計算機的能力,你可以想象一下:通過量子力學方程的數(shù)值解,在經(jīng)典計算機上模擬量子計算機! “如果你這么做,”她接著說,“那么經(jīng)典計算機的計算負擔就會隨著模擬的量子比特的數(shù)量呈指數(shù)增長。你可以在個人電腦上進行2或4個量子比特的計算,但如果是50個量子比特,你就需要一個超級計算機集群。任何超過50個左右量子比特的計算目前都難以實現(xiàn),至少在任何合理的時間內(nèi)都無法計算! |