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“量子霸权”来了,中国如何应对

2019-11-04 11:48 解放日报

  “量子霸权”一石激起千层浪。2019年10月24日,《自然》杂志刊发了谷歌公司的一篇论文。谷歌在该论文中表示,其开发出一款54量子比特数(其中53个量子比特可用)的超导量子芯片“Sycamore”。基于Sycamore,谷歌对一个53比特、20深度的电路采样一百万次只需200秒。而目前最强的经典超级计算机Summit要得到类似的结果,则需要一万年。基于这一突破,谷歌宣称其率先实现了“量子霸权”。

  谷歌真的实现“霸权”了吗?谷歌刚刚宣称实现“量子霸权”,同样在量子计算领域深耕的IBM就提出了质疑。

  IBM研究人员在发表的论文中写道,谷歌在实验中并没有充分挖掘超级计算机的潜力。如果按照IBM的方法来对超级计算机进行编程,仅需2.5天就能完成谷歌论文中量子计算机耗时200秒的任务。

  其实“量子霸权”这一概念最早是由加州理工学院理论物理学家John Preskill在2011年的一次演讲中提出的,也可翻译为“量子优越性”或“量子优势”。衡量量子计算机实现“量子霸权”的标准是:能比经典计算机更好地解决一个特定计算问题。

  中国科学技术大学量子物理与量子信息研究部教授朱晓波认为,此次谷歌发表的研究成果是人类首次实验演示在一个计算复杂度被严格证明的问题上,量子计算机相较于经典计算机有压倒性优势,因此有着重要的里程碑式意义。不过,他同时指出,由于谷歌此次只是将之应用在某一个特定问题上,且该问题目前还没有任何实用价值,因此不少同行认为其称自己实现“量子霸权”有过分夸大的嫌疑。

  那么,谷歌此次成果是否为人类开启了计算的新时代呢?“谷歌确实开辟了量子计算机的新纪元。”国内某知名高校物理系一位要求匿名的教授说,当量子计算机可以操控53个量子比特的时候,它就不再是个“玩具”了。朱晓波亦认为,尽管它距离发展成可实用的计算机还有很遥远的路要走,但这是量子计算机的一个起点。

  近年来,中国在量子计算相关领域的投入非常可观,并取得了诸多成果,先后创造了10个、12个、18个量子比特纠缠的新纪录,一批科研院所和企业也在量子计算领域有相关研究或布局。朱晓波表示:“从公开发表的论文来看,在量子处理器所集成的数量以及性能等综合指标上,我国与谷歌存在一定的差距,但并没有明显的代差,如果能有效地组织起国内的核心力量,并提供足够的资源支撑,有望在两三年内迎头赶上。”

  中国科学院院士、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿认为,中国要在量子计算领域迎头赶上,还需要做到两点:一是改变现在分散的格局,因为“游击战竞争不过大兵团”;二是摒弃以论文为导向的做法,因为“如果以论文为导向的做法不改变,投入再多钱也难以赶上。”(本文摘编自《中国科学报》)

 
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