谷歌和IBM在量子至上性问题上存在分歧

Google在《自然》杂志上发表的一篇论文中声称已经证明了一种称为“量子至上性”的东西。这将标志着新型计算机(称为量子计算机)的发展中的一个重要里程碑,该计算机可以比传统的“经典”计算机更快地执行非常困难的计算。

但是IBM的一个团队发表了自己的论文,声称他们可以在现有的超级计算机上复制Google的结果。

尽管Google vs IBM可能是个好故事,但两家全球最大的科技公司之间的分歧却分散了两个团队工作背后的实际科学技术进步。

尽管听起来听起来不错,但即使超过量子至上的里程碑也并不意味着量子计算机即将接管。另一方面,接近这一点对技术的未来具有令人兴奋的意义。

量子计算机代表了一种处理数据的新方式。量子计算机没有像传统计算机那样像0或1那样将信息存储在“位”中,而是使用量子物理学的原理将信息存储在“量子位”中,这些信息也可以同时处于0和1的状态。从理论上讲,这使量子机器比传统计算机快得多地执行某些计算。

2012年,约翰·普雷斯基尔(John Preskill)教授创造了“量子至上性”一词,用以描述量子计算机变得足够强大以执行传统计算机在合理的时间范围内无法执行的某些计算任务的时候。他故意不要求计算任务是有用的。

量子至高无上是一个中间的里程碑,在构建大型通用量子计算机之前,它就已经瞄准了很长时间。

Google小组在其量子至上性实验中,执行了这些困难但无用的计算之一,并对随机选择的量子电路的输出进行了采样。他们还对世界上功能最强大的经典超级计算机Summit进行了计算,估计完全模拟这种量子计算将花费10,000年的时间。

IBM团队提出了一种在Summit计算机上模拟Google实验的方法,他们估计只需两天,而不是一万年。

随机电路采样没有已知的实际用途,但是有很好的数学和经验原因认为很难在经典计算机上进行复制。更准确地说,对于量子计算机用于执行计算的每个其他量子位,经典计算机将需要将其计算时间加倍才能执行相同的操作。

IBM论文并未挑战这一指数级增长。IBM团队所做的就是找到一种交易,以增加内存使用量,从而缩短计算时间。

他们使用它来展示如何通过利用该机器的大量内存资源将Google实验的模拟压缩到Summit超级计算机上。(他们估计,模拟Google实验所需的内存相当于大约1000万个常规硬盘驱动器。)

较大的量子电路可以执行与大量经典计算内存相同的计算。尤尔卡(Yurchanka Siarhei)

53位数的Google实验正好可以经典地模拟。IBM的新算法可能会将计算带入世界上最大的超级计算机的范围内。但是再增加几个量子比特,计算将再次超出范围。

Google论文对此进行了预测,并指出:“我们预计最终将实现比此处报告的更低的仿真成本,但我们也希望大型量子处理器的硬件改进将始终超过仿真成本。”

这个实验是仅是世界上功能最强大的经典超级计算机可以达到的范围,还是仅此而已,并不是真正的重点。“至上”一词在某种程度上具有误导性,因为它暗示了量子计算机在所有方面都可以胜过传统计算机的观点。

实际上,这只是意味着它们可以在某些方面胜过传统计算机。而且那可能是没有实际应用的人工演示。回想起来,术语的选择可能是不幸的(尽管Preskill最近写了对此的合理辩护)。

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