鈦媒體注：北京時間昨日晚間，據外媒報道，谷歌周三稱在計算機研究領域取得了一項突破，打造出了第一臺能夠超越當今最強大的超級計算機能力的量子計算機。

該量子系統只用了 200 秒完成一個計算，而同樣的計算用當今最強大的超級計算機 Summit 執行，需要約 10000 年。

為了詳細介紹谷歌的量子成就，谷歌CEO桑德爾·皮查伊在公司網站上發表了題為“我們的量子計算里程碑意味著什么”的文章，對谷歌在量子計算領域取得的突破做了回顧，并對其應用前景進行了展望。

皮查伊在文章中稱，谷歌取得這一突破前后共花費了13年的時間。當初之所以押注量子計算，是因為谷歌相信，量子計算可以加速解決一些世界上最緊迫的問題，從氣候變化到疾病。

如今，有了這一突破，人們距離應用量子計算更近了一步。例如，設計更高效的電池，使用更少的能源制造肥料，并找出哪些分子可以制造有效的藥物等等。

皮查伊還將谷歌取得的量子計算突破比作第一枚火箭成功脫離地球引力到達太空邊緣：許多人質疑人類進入太空、探索太空的意義，但逐漸人們便意識到這是對科學來說的一個重大創舉，因為它允許人類設想完全不同的旅行，到月球、火星，超越我們自己的星系；它將看似不可能的事情推上了日程。

谷歌的量子計算攻堅之路

實際上，入局量子計算領域，始于13年前。

彼時，谷歌科學家Hartmut Neven開始探索一個新的idea——用量子計算來加快機器學習的速度，并催生了谷歌AI量子團隊。

2014年，美國物理學會院士John Martinis加入了谷歌，擔任谷歌量子硬件首席科學家，領導構建量子計算機的工作。

兩年后，量子計算理論首席科學家Sergio Boixo在Nature Communications上發表了相關論文，最終將團隊的工作重點聚焦到了量子優勢性計算任務上來。

這是一場伴隨著風險與機遇的科研豪賭。即使對于谷歌的明星團隊來說，也一樣是巨大的挑戰。

實際上，在去年10月之前，谷歌在量子優越性方面的進展始終有限。

然而，2018年10月，谷歌因加州野火久撲不滅，不得不短暫關閉位于圣克拉拉的實驗室，一眾科學家也被迫休假。但就在這期間，谷歌催生出新思路，然后在研究方法上實現了飛躍，從而為如今取得了卓越成就奠定了基礎。

從經典計算機到量子計算機：計算量級的指數性突破

如今，鏖戰13年，谷歌的這項研究成果終于發布。一開始，該突破性成就在 NASA 網站上發布，但不久被悄悄刪除；如今，則發布在了最新一期的《自然》(“Nature”)雜志上。

Nature 同時還發表了一篇 “新聞與觀點” 文章，稱這一成就是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松完成的基準測試。

論文通訊作者 John Martinis 和同事描述了實現量子霸權所取得的技術進展。他們研制了一臺由 54 個量子比特組成的處理器 (名為 Sycamore 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。由于有 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。

Sycamore 處理器的照片 圖片來源@新智元

量子計算的指數級計算空間增長，是由量子比特的“疊置”屬性實現的。

谷歌CEO皮查伊在其文章中提到，

“傳統計算機中的一個比特（bit）可以將信息存儲為0或1，而一個量子比特（qubit）可以同時為0和1，這便是“疊置”的屬性。如果你有兩個量子比特，就會有四種可能的狀態，你可以把它們疊加在一起；對于333個量子比特，會有2^333，或1.7x10^100個計算狀態。

顯然，這種計算狀態會呈“指數級”增長。你可以把它疊加在一起，允許量子計算機同時探索一個問題可能擁有的許多解決方案。”

此外，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采樣的任務。

對于經典計算機來說，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。最后，量子處理器在 200 秒左右的時間內從量子電路中采集了 100 萬個樣本，而當今最強大的超級計算機大約需要 1 萬年的時間才能完成這一任務。

不過，對于谷歌在量子領域取得的開拓性成就，Nature 也在文章中指出，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。

谷歌自身也對此表示，下一步，他們團隊未來有兩個主要目標：一個是將向合作者和學術研究人員，以及對開發算法和尋找今天的 NISQ 處理器的應用程序有興趣的公司提供量子霸權級處理器，希望更多富有創造力的研究院進入這個領域；另外，他們也正在投資團隊和技術，以盡快打造一臺容錯的量子計算機。

贊譽與質疑并存，IBM稱谷歌夸大量子計算成果

從海外各大主流媒體的報道來看，無疑呈現出“谷歌突破一小步，人類科學一大步?！钡馁澴u之聲。

這個突破經由CEO皮查伊親自官宣、論文登上Nature 150周年紀念特刊的科技研究成果，甚至連特朗普的大女兒伊萬卡都忍不住第一時間發出了推特賀電。

然而，針對谷歌“量子霸權”事件的批判和質疑也接踵而至。

就在Nature論文發表的前一天，IBM 研究人員發文稱，谷歌并未充分利用超級計算機的存儲潛力，所以上述說法可能站不住腳。

IBM這次的評論也可能源于兩家大型科技公司在量子計算領域的激烈競爭。量子計算是一個未來領域，目前仍未出現確鑿的領頭羊，因此，谷歌和IBM都希望與對方一爭高下，而微軟、英特爾也積極參與到這項研究中。

針對此次谷歌的量子計算研究成果，IBM 團隊寫道:

在一個經典的系統上，同樣的任務的理想模擬可以在 2.5 天內完成，而且保真度要高得多。

這實際上是一個保守的、最壞情況的估計，我們預計，隨著進一步的改進，模擬的成本可以進一步降低。

持不同觀點也包括其他的專家人士。美國路易斯安那州立大學教授喬納森 道林說，目前，IBM 似乎有一些優勢。谷歌選擇了一個他們認為在經典機器上很難解決的問題，但現在 IBM 已證明這個問題沒有谷歌想象的那么難。

這意味著谷歌或許并沒有表現出量子霸權，這一賽道的競爭仍在激烈地持續。

（鈦媒體編輯陶淘綜合自新浪科技、量子位、新智元）

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的谷歌取得量子计算突破：200秒完成经典计算机10000年计算任务的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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