谷歌聲稱實現“量子霸權”，IBM發文質疑

【文/觀察者網 谷智軒】

一個多月前，美國科技巨頭谷歌（Google）的一份研究報告現身美國國家航空航天局（NASA）網站。儘管被火速撤下，但這篇報告拋出的一個重磅概念——“量子霸權（quantum supremacy）”，引發各大外媒熱議。

昨天（23日），英國《自然》（Nature）雜誌正式刊登了谷歌的研究報告，雜誌網站還在頭版頭條放出了谷歌的“官宣”：你好，量子世界！我們實現了“里程碑式的量子霸權”。

《自然》網站截圖

谷歌的科學家們宣稱，他們的量子計算機進行了一項特殊的計算，其計算能力超出了傳統計算機的“實際能力”，這在世界上尚屬首次。

該公司估計，即使是最先進的傳統超級計算機，完成同樣的計算也需要1萬年的時間，而谷歌的“西克莫（Sycamore）”量子計算機只用了200秒。

據《紐約時報》報道，有科學家將谷歌的成就與萊特兄弟1903年的首次飛行相媲美。

連美國“第一女兒”伊萬卡也在社交媒體上“蹭熱度”，稱美國正式實現‘量子霸權’，谷歌的項目是與特朗普政府、以及加州大學聖塔芭芭拉分校合作進行的。

不過，對於這一此前已被泄露的“壯舉”，美國老牌科技公司IBM表示不服。三天前（21日），IBM就在其官網發表博文稱，谷歌所謂要花1萬年的計算，傳統計算機在2.5天內就能完成，這還是保守估計。

“按照‘量子霸權’的最嚴格定義，這一目標尚未實現。”IBM直言。

IBM博文截圖

1萬年和200秒

到底什麼是“量子霸權”？

2012年，美國加州理工學院理論物理學家約翰•普瑞斯基爾（John Preskill）提出了這一概念，指量子計算機可以做到經典計算機實現不了的事。

《自然》網站報道指出，量子計算機的工作方式與傳統計算機有根本的不同：傳統比特（bit）不是“1”就是“0”，但是量子比特（qubit）可以同時以多種狀態存在。

理論上，當量子比特“不可避免地”連結在一起時，物理學家可以利用它們波狀量子態之間的干擾來進行計算。不通過這種方式，相關計算可能要花費數百萬年的時間。

具體來看，谷歌研製的“西克莫”量子芯片包含54個量子比特，每個量子比特都由超導環組成。由於有1個量子比特無法有效工作，芯片實際只使用了53個量子比特。

谷歌的“西克莫”量子芯片

報告顯示，“西克莫”所進行的運算，是要證明一個隨機數字生成器符合“隨機”的標準。即使是現存最先進的傳統超級計算機“頂點（Summit）”，對量子電路的一個實例取樣100萬次也要耗時1萬年，但“西克莫”僅用200秒便完成了運算。

谷歌量子計算團隊負責人哈特穆特•尼文（Hartmut Neven）表示，該公司實現“量子霸權”的證據是無懈可擊的。即使外部研究人員縮短了進行傳統模擬的時間，量子硬件也在不斷改進——這意味着在這個問題上，傳統計算機不太可能迎頭趕上。

“看來谷歌給了我們第一個實驗證據，證明量子加速在真實世界的系統中是可以實現的。”澳大利亞新南威爾士大學量子物理學家米歇爾•西蒙斯（Michelle Simmons）説。

美國得州大學奧斯汀分校的理論計算機科學家斯科特•阿倫森（Scott Aaronson）認為，雖然谷歌上述成果的實際應用有限，“假設它是成立的，那麼科學成就是巨大的。”

事實上，早在上月底，谷歌相關研究報告的早期版本就出現在NASA網站上，但隨後被迅速刪除。美國《財富》雜誌當時援引谷歌消息人士稱，報告被撤回是因為該研究尚未經過同行評議。

“霸權”或只是“優勢”

對於谷歌的“壯舉”，其競爭對手IBM在一篇博文中予以了質疑。

IBM的研究人員指出，谷歌所謂“最先進的超級計算機大約需要1萬年”完成的任務，在一個傳統計算機系統上的理想模擬，只需要2.5天，而且保真度要高得多。這實際上還是對一個保守的、最壞情況的估計。谷歌在進行比較時，未能充分考慮“大量磁盤存儲”。

“頂點”超級計算機，由IBM為美國能源部旗下橡樹嶺國家實驗室開發建造

博文還援引“量子霸權”提出者普瑞斯基爾最近的觀點稱，這個詞“加劇了對量子技術現狀的過度炒作”，並且“通過與‘白人至上（white supremacy）’的聯繫，喚起了一種令人厭惡的政治立場”。

IBM方面認為，“霸權”一詞正在被幾乎所有人誤解，類似“實現量子霸權”的“標題黨報道”會不可避免地誤導公眾。根據最嚴格的定義，這一目標尚未實現。

“量子計算機永遠不會‘凌駕’於傳統計算機之上，而是與它們協同工作，因為兩者都有其獨特的優勢。”博文寫道。

目前，IBM用來反駁谷歌的論文尚未經過同行評議。《自然》網站報道稱，如果IBM是正確的，它將把谷歌的“壯舉”降級為 “量子優勢”，即量子計算機的計算速度比傳統計算機快得多，但沒有超出後者的能力範圍。

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