“量子霸權”一石激起千層浪。10月24日，《自然》雜志刊發(fā)了谷歌公司的一篇論文。在該論文中谷歌表示，其開(kāi)發(fā)出一款54量子比特數(其中53個(gè)量子比特可用)的超導量子芯片“Sycamore”?；赟ycamore，谷歌對一個(gè)53比特、20深度的電路采樣一百萬(wàn)次只需200秒。而目前最強的經(jīng)典超級計算機Summit要得到類(lèi)似的結果，則需要一萬(wàn)年?；谶@一突破，谷歌宣稱(chēng)其率先實(shí)現了“量子霸權”。

　　在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)，谷歌首席執行官Sundar Pichai認為，該研究成果對谷歌來(lái)說(shuō)具有里程碑式的意義，并將其與萊特兄弟發(fā)明飛機相比。

　　真的“霸權”了嗎?

　　谷歌剛剛宣稱(chēng)實(shí)現“量子霸權”，同樣在量子計算領(lǐng)域深耕的IBM就提出了質(zhì)疑。

　　IBM研究人員在發(fā)表的論文中寫(xiě)道，谷歌在實(shí)驗中并沒(méi)有充分挖掘超級計算機的潛力。如果按照IBM的方法來(lái)對超級計算機進(jìn)行編程，僅需2.5天就能完成谷歌論文中量子計算機耗時(shí)200秒的任務(wù)。

　　對此，中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室副主任、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國平向《中國科學(xué)報》解釋道，谷歌“一萬(wàn)年”結論的得出，是基于量子計算特性，相對經(jīng)典計算機效率提升“粗暴計算得出的數字”，并沒(méi)有考慮現在超級計算機在存儲、網(wǎng)絡(luò )傳輸等性能上的優(yōu)化。

　　“量子霸權”這一概念最早由加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家John Preskill在2011年的一次演講中提出，也可翻譯為“量子優(yōu)越性”或“量子優(yōu)勢”。衡量量子計算機實(shí)現“量子霸權”的標準是：能比經(jīng)典計算機更好地解決一個(gè)特定計算問(wèn)題。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子物理與量子信息研究部教授朱曉波告訴《中國科學(xué)報》，這是人類(lèi)首次實(shí)驗演示在一個(gè)計算復雜度被嚴格證明的問(wèn)題上，量子計算機相較于經(jīng)典計算機有著(zhù)壓倒性?xún)?yōu)勢，因此有著(zhù)重要的里程碑式意義。

　　不過(guò)，他同時(shí)指出，由于谷歌此次只是將之應用在某一個(gè)特定問(wèn)題上，且該問(wèn)題目前還沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值，因此不少同行認為其稱(chēng)自己實(shí)現“量子霸權”有過(guò)分夸大的嫌疑。有一派學(xué)者主張稱(chēng)之為“量子優(yōu)越性”。

　　是否進(jìn)入計算新時(shí)代?

　　谷歌此次成果是否為人類(lèi)開(kāi)啟了計算的新時(shí)代?對此，專(zhuān)家們有著(zhù)自己的理解。

　　“谷歌確實(shí)開(kāi)辟了量子計算機的新紀元。”國內某知名高校物理系一位要求匿名的教授說(shuō)，當量子計算機可以操控53個(gè)量子比特的時(shí)候，它就不再是個(gè)“玩具”了。

　　朱曉波亦認為，盡管它距離發(fā)展成可實(shí)用的計算機還有很遙遠的路要走，但這是量子計算機的一個(gè)起點(diǎn)。

　　郭國平則認為，Sundar Pichai關(guān)于“萊特兄弟試飛飛機”的類(lèi)比還有一層含義。那就是，萊特兄弟首次成功試飛只離開(kāi)地面飛行了12秒，這跟“蒸汽機剛發(fā)明出來(lái)時(shí)連小馬駒都跑不過(guò)”是一個(gè)道理。但是，從基礎研究到應用基礎研究，谷歌一直堅持在做，這才是最重要的。

　　郭國平作了一個(gè)類(lèi)比：“量子計算機好比剛誕生的熱兵器，使用火藥的熱兵器剛出現的時(shí)候，威力可能還不如弓箭等冷兵器。但是，在某一個(gè)點(diǎn)上，熱兵器勝過(guò)冷兵器一籌，從此以后可能就會(huì )走上快速發(fā)展的道路。”

　　中國何時(shí)實(shí)現?

　　近年來(lái)，我國在量子計算相關(guān)領(lǐng)域的投入非?？捎^(guān)，并由此取得了諸多成果。

　　“我國在超導量子計算領(lǐng)域近年來(lái)進(jìn)展迅速。”朱曉波告訴記者，以中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)和中國科學(xué)院物理所等為代表的單位先后創(chuàng )造了10個(gè)、12個(gè)、18個(gè)量子比特糾纏的新紀錄，在國際上已經(jīng)躋身一流的研究團隊。

　　此外，清華大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)院武漢物理與數學(xué)研究所等高校院所，以及華為、騰訊、百度等企業(yè)，也在量子計算領(lǐng)域有相關(guān)研究或布局。

　　朱曉波表示，從公開(kāi)發(fā)表的論文來(lái)看，在量子處理器所集成的數量以及性能等綜合指標上，“我國與谷歌存在一定的差距，但并沒(méi)有明顯的代差”。

　　“我們前期已經(jīng)突破了20個(gè)量子比特的超導量子計算技術(shù)，正在攻關(guān)50量子比特。如果能有效地組織起國內的核心力量，并提供足夠的資源支撐，有望在兩三年內迎頭趕上。”朱曉波說(shuō)。

　　在量子計算機領(lǐng)域有著(zhù)深刻研制體會(huì )的郭國平則認為，不能低估實(shí)現量子計算機的工程技術(shù)難度。因為要實(shí)現量子計算機，很大一部分工作就是解決工程實(shí)現問(wèn)題。

　　中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室主任郭光燦認為，中國要在量子計算領(lǐng)域迎頭趕上，還需要做到兩點(diǎn)：一是改變現在分散的格局，因為“游擊戰競爭不過(guò)大兵團”;二是摒棄以論文為導向的做法。

　　“以前經(jīng)費投到量子計算機這個(gè)主流方向上的很少，必須大力投入。與此同時(shí)，如果以論文為導向的做法不改變，投入再多錢(qián)也難以趕上。”郭光燦說(shuō)。
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