可編程量子計算機再現“量子霸權”

科技日報北京10月23日電 （記者張夢然）英國《自然》雜誌23日發表的一篇論文中，谷歌公司演示了量子霸權——一台可編程量子計算機超越了最快的經典超級計算機。該量子系統只用了約200秒就完成了經典計算機大約需要1萬年才能完成的任務。評論文章稱這一成就為量子計算的重大里程碑事件。

量子計算的一個目標是以指數級倍數超過傳統經典計算機的速度執行特定計算任務。實現這一目標需要克服許多挑戰，比如在產生較大計算空間的同時保證計算錯誤率低，以及設計一種經典計算機難以處理，但量子計算機可以輕鬆完成的基準測試。

美國谷歌AI量子和加州大學聖塔芭芭拉分校的研究團隊，此次描述了實現量子霸權所取得的技術進展。他們研製了一台由54個量子比特組成的處理器，該處理器利用量子疊加和量子糾纏實現的計算空間與經典比特所能達到的相比，實現了指數級的增加。由於有1個量子比特無法有效工作，處理器實際只用了53個量子比特。

研究團隊開發的糾錯流程可以保證較高的運算保真度（高達99.99%）。為了測試該系統，團隊設計了一項對量子電路產生的隨機數字進行採樣的任務。對於經典計算機來説，這一任務的難度會隨量子電路中量子比特數的增加而增加。最後，量子處理器在200秒左右的時間內從量子電路中採集了100萬個樣本，而一台尖端超級計算機大約需要1萬年的時間才能完成這一任務。

在同時發表的“新聞與觀點”文章中，科學家評論稱，“對世界領先的超級計算機……實現量子霸權無疑是一項了不起的成就”。但文章也指出，在量子計算機投入實際應用前還需開展更多工作，比如實現可持續的容錯運算。