谷歌:解决问题量子用200秒而超算用万年!IBM:你胡扯!!

科技云报道 2019-11-04

最近,量子计算领域两大“神仙”因为量子计算的问题发生激烈交锋。作为作为量子计算的领头羊,谷歌声称量子计算用200秒可以解决的问题,而超算则需要10000年。

言论一出,这边量子计算机的另一个核心玩家IBM当即表示看不过去,急于抢坐头把交椅也要实事求是吧?其直接公开批评谷歌的说法有误导性,计算方式有bug,现代超算根本不需要花费那么长的时间。

特朗普大女儿伊万卡官宣:

美国率先实现量子霸权

谷歌在《自然》(Nature)150周年纪念特刊上发表的一篇论文中正式声明,其位于加州圣巴巴拉的研究实验室已经实现“量子霸权”,这也是科学家们自上世纪80年代以来一直在努力实现的目标,对于这一成果甚至连特朗普的大女儿伊万卡都忍不住第一时间发出贺电。

谷歌发表在《自然》杂志上的论文谈到了一项研究:研究人员使用Sycamore——定制的54量子位处理器进行试验。谷歌的目标是获得量子霸权,本质上即用量子计算机来处理,普通计算机需要非常长时间才能完成的任务。

谷歌的Sycamore处理器大约需要200秒时间来采样一个100万次的量子电路实例,根据当前的基准测试显示,即便是最先进的传统超级计算机,处理同等任务,也需要大约10000年时间。

研究人员在论文中写道,“与所有已知的经典算法相比,速度上的大幅提高是对该计算任务量子霸权的实验性实现,预示着人们期待已久的计算范例。

”谷歌利用自己的计算机基础设施以及目前全球最强大的超级计算机Summit,来模拟量子工作并进行推断。

对于量子霸权,谷歌更倾向于翻译为量子优越性。量子优越性就是在未来的某个时刻,功能强大的量子计算机可以完成经典计算机几乎不可能完成的任务。比如在一天之内破解原本几万年才能破解的密码、实现通用人工智能、快速模拟分子模型。

谷歌CEO桑德尔·皮猜(Sundar Pichai)还难掩激动地介绍,这就像飞机最初被发明的时刻,莱特兄弟的飞机第一次只飞了12分钟,但它证明了飞机飞行的可能性。这是一个历史性时刻,谷歌也首次透露,已经为此埋头攻坚了13年。

2006年,谷歌科学家Hartmut Neven开始探索一个新的想法,用量子计算来加快机器学习的速度,并催生了谷歌AI量子团队。2014年,美国物理学会院士John Martinis加入了谷歌,担任谷歌量子硬件首席科学家,领导构建量子计算机的工作。

两年后,量子计算理论首席科学家Sergio Boixo在Nature Communications上发表了相关论文,最终将团队的工作重点聚焦到了量子优势性计算任务上来。

实际上,在去年10月之前,谷歌在量子优越性方面的进展始终有限。然而万万没想到,2018年10月由于加州野火蔓延,谷歌不得不短暂关闭位于圣克拉拉的实验室,一众科学家也被迫休假。但就在这期间,反而催生出新思路,然后实现了真正的跃迁。

除了谷歌之外,包括微软、英特尔、IBM以及谷歌在内的许多科技业巨头都在争夺量子计算领域的一席之地。最近一项研究显示,风险投资家已经向探索这项技术的初创企业投资了超过4.5亿美元。

而中国在国家级量子实验室上投入了4亿美元,近年来获得的量子技术专利几乎是美国的两倍。美国政府今年也推出了自己的国家量子计划(National Quantum Initiative),承诺在包括计算机在内的量子研究领域投入12亿美元。

IBM公开质疑:“量子霸权”是误导!

超算解决问题只需要2天半

谷歌的这一表态却遭到了IBM公开质疑,IBM研究人员称,量子计算机并不是传统计算机的“霸权”,因为实验室所做的实验旨在实施一种非常具体的量子采样程序,而没有实际应用。

IBM博客指出,谷歌在估算经典超算需要10000年来计算的估算上出了问题,而IBM的方法可以让超算在2.5天内以更高的保真度完成相同计算任务。这还是“保守的、最坏情况”的估计,其他研究能进一步减少时间。

而谷歌10000年的估算,是基于一个错误的假设,即在经典计算机中运行问题的量子模拟所需要的RAM会非常高。谷歌用时间来弥补空间的不足,才估计出10000年的时间。

五位IBM研究人员还发表了一篇论文《Leveraging Secondary Storage to Simulate Deep 54-qubit Sycamore Circuits》来支持其看法。

“量子霸权”的概念展示了量子计算机独有的资源,比如直接达到纠缠和叠加。但是,经典计算机拥有自己的资源,如硬件中的存储层次结构和高精度计算、各种软件资产以及广泛的算法知识库,在将量子(计算机)与经典(超级计算机)进行比较时,利用所有这些功能非常重要。

当与经典计算机进行比较时,他们依赖于先进的仿真,该仿真利用了并行性、快速且无错误的计算以及庞大的聚合RAM,但未能充分考虑大量的磁盘存储。

量子真正令人激动的地方在于,宇宙从根本上是以量子方式进行运作的,因此通过量子,你可以更好地理解自然。我们现在仍处于早期,但量子力学的未来是赋予我们模拟分子、分子过程的能力,这将是量子最具优势的领域。

但要真正应用量子却还有很长的路要走。为了使量子能够对社会产生积极影响,当前的任务是继续构建并推广更强大的可编程量子计算系统,并且这个系统还应该可以复用且可靠地实现各种量子演示、算法和程序,这是在量子计算机上实现实际解决方案的唯一途径。

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