闹“乌龙”的量子霸权 何以搅动一池春水

2019-09-28 10:39:11

量子霸权真的实现了吗?答案就像那只薛定谔的猫,令人捉摸不透。

据外媒报道,谷歌研发团队日前在一篇论文中称,他们首次展示了量子霸权。不过这篇刊发在美国国家航空航天局(NASA)官网上的论文,随后又被删除了。

无论有没有实现,量子霸权都像一位重量级神秘嘉宾,注定在出场之前就吊足大家的胃口。

3分20秒 VS 1万年

这当然与量子霸权本身的重要意义有关。

“量子霸权听起来有点霸道,它的真实意思是量子计算机达到超越经典大型计算机的临界点,这个超越不是超越一倍、两倍,而是经典计算机无法达到的一个目标。”中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室韩正甫教授说。

据外媒报道,谷歌在已撤掉的论文中透露,其量子处理器在3分20秒内所执行的任务,今天最先进的超级计算机需要花费大约1万年时间去计算。谷歌科研团队表示,这场实验“标志着一个唯独可在量子处理器上执行的计算”。

这篇论文内容是否属实,我们暂时按下不表。倒是可以先说说,量子计算机为何具有这么强大的潜力?

“量子计算机和经典计算机的底层运行模式大不相同。”中科院物理研究所研究员、固态量子信息与计算实验室主任范桁接受科技日报记者采访时说。

范桁介绍,经典计算机的最基本单元是由0和1组成的比特,而量子计算机的底层运行模式符合量子力学,它的最基本单元是量子比特。这时0和1不再是单纯的0和1,它可以既是0,又是1。

量子比特的魅力在于,每增加一个量子比特,经典计算机模拟需要成倍的资源,比如存储和运行时间。

韩正甫告诉记者,在这些报道中量子比特数就是量子计算机处理问题的逻辑门的数量。量子比特的增加对应量子计算机计算速度的指数增加。比如51个量子比特和53个量子比特的量子计算机相比,计算速度的差别可以看成是2的51次方和2的53次方之比。

犹如莱特兄弟首次飞行

量子计算领域对于实现量子霸权翘首以盼多时。那么,假如真的实现了量子霸权又意味着什么?

“意味着量子计算机真的能够解决一些现实问题了。至少可以相信,量子计算机不是一个虚无缥缈的概念。” 韩正甫回答说。

韩正甫介绍,尽管量子计算机的研究已持续多年,而且已有不少进展,但关于量子计算机的争论一直没有停止。有人认为量子计算机仅仅是个概念,在现实中无法实现。如果真的实现量子霸权,那么将平息很多相关争论,之后要做的就是推动量子计算机走向实用。

麻省理工学院教授、量子计算领域专家威尔·奥利弗则把实现量子霸权比作莱特兄弟实现首次飞行。他表示,这将给量子计算领域研究注入更多动力,帮助量子计算机更快地发挥其潜能。

但实现量子霸权并不代表量子计算机已全面超越经典计算机。

“目前整个量子计算机体系还未完全确定,还有很多问题需要解决。现在量子计算机的研发仍处于竞争的早期阶段,也就是实验室竞争阶段。” 韩正甫告诉科技日报记者。

谈到量子计算机研发所面临的核心难题,韩正甫举例说,量子计算机每增加一个量子比特,所有量子比特之间都需要存在纠缠关系,因此量子比特数量的增加本身就具有难度。更具挑战的是提升量子比特运行的精度和可靠性——这些方面仅靠技术上的优化远远不够,它们呼唤理论上的突破。

即便长远来看,量子计算机也不会完全取代经典计算机。“量子计算机对经典计算机提出了更高要求,但量子计算机并不能包治百病。对于有些问题,量子计算机处理起来十分强大,对于另外一些问题,经典计算机处理得更好,将来它们是互相补充的关系。”范桁说。(科技日报北京9月24日电)