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新聞分析:人類首次實現“量子霸權”了嗎

2019-10-25 09:14:01來源: 新華網

新華社北京10月24日電 新聞分析:人類首次實現“量子霸權”了嗎

新華社記者

誰也沒想到“量子霸權”竟以如此戲劇性的方式到來。一個多月前,谷歌公司一篇聲稱首次實現“量子霸權”的論文被泄露到網上,引發諸多議論乃至質疑。10月23日,英國《自然》雜志正式發表這篇論文,又“一石激起千層浪”。

什么是“量子霸權”?人類首次實現“量子霸權”了嗎?中國量子計算研究離這個里程碑還有多遠?

何為“量子霸權”

“量子霸權”是量子計算研究中的一個術語。中國科技大學研究超導量子計算的朱曉波教授接受新華社記者采訪時說:“如果量子計算機在某個特定問題上的計算能力超過了傳統計算機,那么就被認為實現了‘量子霸權’。”

學術界也有觀點指出,量子計算機實現相對于傳統計算機的“霸權”,不能只限于某個特定問題,而是要能在更多實用性問題上超越傳統計算機。因此有學者又提出了“量子優勢”或“量子優越”等概念。不過,“量子霸權”這個概念已經有了廣泛影響力。

“量子霸權”意義何在?現在公認量子計算機有超越傳統計算機的潛力,“量子霸權”就是這一發展過程的關鍵節點。

“這有點像熱兵器的發展史,使用火藥的熱兵器剛出現的時候,威力可能還不如弓箭等冷兵器,但在某一個點上,熱兵器的威力超過了冷兵器,從此以后就走上了快速發展的道路。”朱曉波說。

因此,世界各個科技發達國家都在競相追逐“量子霸權”。歐盟近年推出了量子技術旗艦計劃,美國政府機構也在與科技企業巨頭合作研發,一個多月前,谷歌這篇論文就是在美國航天局下屬機構的網站上短暫出現又被刪除。國際商用機器公司(IBM)、微軟、英特爾等歐美科技企業也通過不同技術路徑不斷實現對更多量子比特的操縱。

谷歌實現了什么

谷歌公司首席執行官孫達爾·皮柴接受媒體采訪時說,此次成果在量子計算發展史上的地位,可媲美飛行史上萊特兄弟發明飛機時成功的12秒首次試飛。

谷歌在《自然》雜志上發表的論文顯示,最新實驗基于一個包含54個量子比特的量子芯片“西克莫”。不過,由于有1個量子比特無法有效工作,處理器實際只用了53個量子比特。研究團隊說,由這個處理器在200秒內完成的一項任務,如果用當前全球最好的超級計算機完成需要約一萬年。

對于谷歌宣稱實現“量子霸權”,業內專家看法不一。《自然》雜志專門為這篇論文配發了社論和觀點文章等,認為谷歌的實驗成功實現了“量子霸權”。美國麻省理工學院教授威廉·奧利佛在觀點文章中說,這是量子計算領域的“里程碑”和“非凡成就”。

不過,量子計算賽道另一位“重量級選手”IBM卻對此提出質疑。針對此前被泄露到網上的論文,IBM研究人員約翰·岡納爾斯等人21日在阿奇夫論文預印本網站上貼出一篇論文,承認谷歌的實驗非常好地展示了基于超導的量子計算領域進展,但認為,谷歌的量子計算機與現有超級計算機之間的差距并沒有那么大,不應被視為實現了“量子霸權”。

他們認為,谷歌在用傳統計算機模擬時優化水平不夠,按IBM的計算,現有最好的超級計算機只需要2.5天就能完成前述計算任務,甚至還可能更快。

北京量子信息科學研究院研究員金貽榮接受新華社記者采訪時說,谷歌最新正式發表的論文與之前在網上泄露的版本相比,他沒有發現有太大的差別。也就是說,IBM的質疑對于最新發表的論文仍然有效。

實際應用有多遠

金貽榮認為,“谷歌用來演示量子霸權的算法是毫無意義的,它不解決任何問題,其目的就是為了展示量子計算的潛力”。他提到,IBM近來倡導的“量子優勢”概念,是要針對真實應用場景,展現出量子計算機超越傳統計算機的能力。

IBM負責量子戰略和生態的副總裁羅伯特·蘇托爾此前接受新華社記者采訪時指出,“量子霸權”這一概念本身并不具有太大意義,怎樣利用量子計算機幫助人類解決金融、物流、醫藥等行業實實在在的問題,才是量子計算真正的發展方向。

或許很多重要技術誕生之初都離實用較遠。威廉·奧利佛說,萊特兄弟發明的第一架飛機并不能解決運輸等任何實際問題,但打開了一個新時代的大門。

量子計算還有多久才能投入實用?有專家預計可能還需十年。不過朱曉波表示,在谷歌展示“量子霸權”后,大家希望未來三到五年內,使專用量子計算機在有重要實用價值問題上的處理能力超越經典計算機。

在量子計算賽道,中國研究人員也在奮起直追。中國科技大學以及浙江大學等機構研究人員都已成功研制了20個量子比特的量子處理器,正在研制50個量子比特以上的量子處理器,與谷歌相比僅落后一到兩年。阿里巴巴、騰訊和百度等科技企業也相繼布局量子計算。

“也就是說,一到兩年后,我們中國人也可能實現自己的‘量子霸權’。”朱曉波說。(記者:張家偉、周舟、黃堃、彭茜)

責任編輯:艾立夫
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