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环球硬核科技▲|硬核科技，Google「量子霸权」神话揭密


环球硬核科技▲|硬核科技，Google「量子霸权」神话揭密
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2019年9月20日 ， 美国NASA意外刊出了Google量子运算的研究论文 ， 其中提及Google所研发的Sycamore（梧桐树）量子电脑 ， 竟仅花200秒就可完成全球最强超级电脑所需耗时1万年的复杂运算任务 ， 引起科学界一片哗然 ， 众说纷纭之际 ， 该论文却又紧急下架 ， 直至10月23日才又正式在《Nature》期刊上重新发布 。
Google官方宣称该项技术的突破 ， 可媲美1903年莱特兄弟发明全球第一架飞行器的光荣时刻 ， 象徵人类科技史上的「HelloQuantumWorld!」 ， 证明「量子霸权（QuantumSupremacy）」不再是神话 ， 充满量子科技的未来世界指日可待 。 Google宣称「量子世界」来到 ， 用200秒完成超级电脑运算1万年的任务
「量子电脑」的概念在1980年代初期由美国诺贝尔物理学奖得主RichardFeynman首度提出 ， 运用量子力学原理所设计的「可逆计算」电脑模型 ， 相较古典电脑具有指数级别的「超高速运算优越性」 。
Google身为世界投入量子电脑的先驱 ， 埋首量子领域13年 ， 其最新研发的超导体量子处理器Sycamore ， 具有53个量子位元（原6×9二维阵列、其中1个失效） ， 共可储存253（≈1016=9.7千万亿）的位元串数据量 。
为了证明在「量子霸权」的能力 ， Google设计了一项特殊问题：求解「量子电路」随机输出任意位元串的乱数分布机率 ， 例如{0000101…} 。 由于量子干涉性（QuantumInterference） ， 某些位元串的发生机率会较高 ， 可藉由100万次取样运算 ， 确保系统高保真度 。 该实验同时以美国能源部的超级电脑Summit模拟量子电路作为对照组 ， 比较两者的运算结果是否相符与各自所需执行时间 。
实际上 ， 两者之间差距为何？在初始模拟若干量子位元时 ， 超级电脑Summit的运算能力游刃有馀 ， 与量子电脑Sycamore的运算时间相差无几 。 但随著量子位元数目以及取样次数的渐进增加 ， 系统複杂度大幅提升 ， 两者的时间差距呈现指数级扩大 ， 最终Sycamore量子电脑仅花200秒便完成253个随机乱数的发生概率 ， 但推估Summit超级电脑完成同样工作需耗时达1万年！Google的测试证明 ， 使用量子电脑可实现过去古典电脑所难以企及的问题 ， 故主张达成「量子霸权」 。 IBM暗讽Google「量子霸权」说法过于浮夸 ， 且解决的问题不具有任何实用性
Google的研究为科研界投下了一颗震撼弹 ， 但另一量子电脑巨头IBM却反对这个说法 ， 在去年10月22日发文严正驳斥Google「量子霸权」的真实性 。
IBM表示 ， Google假定的演算法并未充分发挥超级电脑的运算优势 ， 经过IBM团队重新修正与验证之后 ， 预估超级电脑的运算时间将从1万年大幅缩减至2.5天 。 因此 ， IBM主张用超级电脑运算此项问题并非难以企及 ， 不应该视此为达成了「量子霸权」 。 同时 ， IBM认为量子电脑与超级电脑各有所长 ， 两者应互为协同合作关係 ， 且发展量子电脑并非要取代古典电脑 ， 暗讽Google说法过于夸大 。
环球硬核科技▲|硬核科技，Google「量子霸权」神话揭密
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此外 ， 另有专家主张Google所设计的随机乱数问题相当偏颇 ， 顶多证明其高速运算效能 ， 但距离社会大众引颈期盼量子电脑能真正解决实用问题的理想情境 ， 如预测气候变化、推荐药物最佳成分组合等 ， 仍有一大段差距 。
同时 ， 既然超级电脑仍可费时解答Google所设计的问题 ， 那麽实际情况并非「量子霸权」所称「量子电脑可以解决古典电脑永远无法处理的问题」 ， 而更接近「量子优势」所称「量子电脑明显拥有比古典电脑更快的运算能力」 ， 因此削弱了Google刻意塑造「量子霸权」的神话地位 。 「量子时代」曙光乍现 ， 但商业应用尚处于萌芽期
尽管Google是否达到「量子霸权」仍备受争议 ， 但无可否认的是 ， 相关研究的确大幅缩短了运算时间 ， 验证了量子电脑的未来发展潜力 。 正如同莱特兄弟飞机首航12秒、苏联首颗人造卫星Sputnik升空一般 ， 当下虽未能证明有何实际应用 ， 却为下一个工业时代画下新的起点 。


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