Google量子计算机远远超过了普通的计算技术,刷新老式超级计算机里程碑

Google量子计算机远远超过了普通的计算技术,这一成就被称为量子至高无上,这是革命性的数据处理方式的重要里程碑。 谷歌 周三在《自然》杂志上披露了结果。这项成就是在Google从事了十多年的工作之后做出的,其中包括使用自己的量子计算芯片Sycamore。

谷歌研究人员在一篇有关这项工作的博客文章中说: “我们的机器在200秒内完成了目标计算,根据我们的实验测量,我们确定要花掉世界上最快的超级计算机10,000年才能产生类似的输出。”

该消息于9月份以过早的论文发表而备受关注,该消息提供了证据,表明量子计算机可能会脱离研究实验室并 走向主流计算。他们可以执行重要的工作,例如创建新材料,在分子水平上设计新药物,优化财务投资并加快包装交付速度。量子计算的成就是伴随着经典计算机的进步而来的,这是由通用处理器的速度来衡量并由摩尔定律得出的。

Google的人造卫星时刻
谷歌必须进行速度测试,但是其中一位研究人员哈特穆特·纳文(Hartmut Neven)否认了批评,即结果只是微不足道的胜利。

内文在新闻发布会上说:“人造卫星也没有做很多事情。它环绕地球。但这只是太空时代的开始。” 他在加州圣塔芭芭拉(Santa Barbara)的Google量子计算实验室发表讲话,该实验室是一个真正的太空竞赛里程碑- 阿波罗任务月球探测器的开发。

但这并不是经典计算机终结的开始,至少在当今的量子计算专家看来。量子计算机是挑剔的,奇异的,并且必须在极其受控的环境中运行,并且它们不可能取代我们今天在经典计算机上所做的大部分工作。

取而代之的是,量子计算机将充当经典机器的加速器,其作用十分必要。内文说:“在某个时候,这将是必不可少的资源。”

量子计算研究人员 斯科特·亚伦森(Scott Aaronson)用瞬时性比喻了登月的步骤。谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊(Sundar Pichai)在周三的一条推文中称其为“重大突破”。然而,为说明这项工作有多艰辛,《量子至高无上》的作者高达77位。

庞大的行业致力于改善传统计算机,但是Google,Intel,Microsoft,Honeywell,Rigetti Computing和IBM等公司的少数昂贵实验室也在追求通用量子计算机。它们是挑剔的设备,在寒冷的环境中运行,其宽度仅超过绝对零值,以最大程度地减少它们被打扰的可能性。不要期望在您的办公桌上找到量子计算机。

谷歌的速度测试在人工智能,材料科学和随机数生成等计算工作中得到了应用。

量子计算软件部门的负责人戴夫·培根说,目前,谷歌的量子计算研究人员正在与Google安全团队成员讨论如何使用随机数技术生成加密密钥。

谷歌表示,谷歌的首批客户-美国能源部以及汽车制造商戴姆勒和大众-将于2020年使用该机器。与IBM的量子计算工作一样,它将作为Internet上的云计算服务提供。

但是,物理学家吉姆·普里斯基尔(Jim Preskill)在2012年提出了“量子至上性”一词,为这个想法注入了一些冷水。Preskill在论文的过早发布后于10月表示,Google选择的测试很好地展示了量子计算的速度,但“否则不是一个具有很大实际意义的问题” 。

量子与传统计算机
从1945年的ENIAC到2019年的Apple的iPhone 11,到目前为止,几乎所有数字设备都是经典计算机。他们的电子设备依靠逻辑电路来完成诸如加两个数字之类的工作,并依靠存储单元来存储结果。

谷歌量子计算机
Google量子计算机看起来不像传统机器。在运行时,所有这些复杂性都被隐藏起来并冷藏到接近绝对零。

谷歌
量子计算机是完全不同的,而是依赖于控制诸如原子之类的超小物体的物理弯曲规则。

在经典计算机将数据作为单个位存储和处理的情况下,每个位为1或0,量子计算机使用不同的基础,称为qubit。每个量子位可以通过称为叠加的现象同时存储1和0的不同状态的组合。告诉你这很奇怪。

不仅如此,多个量子位还可以通过另一种称为纠缠的量子现象结合在一起。这样一来,量子计算机就可以同时探索各种可能的解决方案。

指数加速
原则上,量子计算机的性能成倍增长:再增加一个量子比特,您一次就能检查的解决方案数量就增加了一倍。因此,量子计算工程师正在努力增加其机器中的量子位数量。

谷歌研究人员在论文中说:“我们希望他们的计算能力将继续以双倍的速度增长。” 这甚至比摩尔定律对经典计算机芯片的单指数改进还要快。

Google的机器有54个量子比特,尽管其中一个工作不正常,所以只有53个量子比特可用。这恰好与IBM最强大的量子计算机中的数字相匹配。

但是,量子比特并不是全部。不可避免的不稳定性会导致量子位丢失数据。为了解决该问题,研究人员也在研究纠错技术,以使计算可以避开这些问题。

IBM挑战Google的量子成果
IBM是量子计算的主要拥护者,但它周一在一篇博客文章中质疑了谷歌过早发布的结果。

IBM研究人员写道:“我们认为,可以在2.5天之内以更高的保真度在经典系统上执行同一任务的理想模拟,” 他们在自己的预印本中提出了不同的算法和不同的经典计算机设计。

谷歌表示欢迎量子计算机仿真技术的改进,但谷歌表示,其整体结果“即使对于世界上最快的超级计算机来说,也是难以实现的,而且还会出现双倍的指数增长。我们已经摆脱了传统计算机的束缚,走向了完全不同的轨道。 ”

如果愿意,您可以自己尝试。Google发布了量子计算机的原始输出,以鼓励其他人看看他们是否可以在模拟量子计算机方面做得更好。谷歌研究人员说:“我们预计最终将实现比这里报道的更低的仿真成本,但我们也希望它们将被大型量子处理器上的硬件改进持续赶超。”

英特尔没有对Google的结果发表意见,但确实表示,量子至上是“战略基准”。

英特尔实验室量子硬件总监吉姆·克拉克(Jim Clarke)在一份声明中说:“我们致力于将量子技术从实验室转移到商业化。”

破解您的加密通信?还没
一种量子计算能力,已经通过一种名为Shor算法的思想进行了数学证明,正在破解当今的某些加密技术。

但是,这将需要更大的量子计算机和新技术突破来处理纠错。

研究人员在论文中说:“实现量子计算的全部前景(例如,使用Shor的因式分解法)仍然需要技术上的飞跃。”

同时,美国政府和其他政府正在研究“后量子”加密方法,以承受量子计算的破解能力。

因此,至少就目前而言,量子计算虽然有着根本的不同,但并没有使科技行业蓬勃发展。

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