近日,美国著名科技杂志《连线》报道了阿里巴巴达摩院量子实验室的最新研究成果,认为Google年底实现 “量子霸权”的计划过于乐观。“谷歌的量子计算研究团队本已准备好庆祝派对了,但阿里巴巴发布的最新论文结果,可能会推迟这一庆祝派对。” 《连线》杂志认为,阿里巴巴发布的成果突显了中美在计算领域日益激烈的竞争。

阿里对“量子霸权”提出质疑

今年3月,谷歌推出名为Bristlecone的芯片,并表示,它可以开发出第一个超越任何传统计算机运算能力的量子计算系统——这就是实现所谓“量子霸权”,量子霸权指的是量子计算设备在实现某一个应用上超越最厉害的传统计算机。谷歌研究团队负责人John Martinis预计,今年就可以实现量子霸权。

Bristlecone芯片由超导电路制成,拥有72个量子比特,这是迄今为止同类设备中最大一个,超过了IBM的50量子比特设备,而英特尔的仅49量子比特。谷歌的研究人员认为,这足够处理一个精心挑选的演示问题,能力超越任何传统计算机,从而实现量子霸权。

但是阿里巴巴的量子研究员发布的结果认为,谷歌就Bristlecone发布的计划其实难以实现量子霸权。

阿里巴巴的研究人员通过10000台服务器(每台有96个强大的处理器),并参考了谷歌发表的量子芯片计划,对其新芯片的运作模式做了模拟。模拟结果提醒人们,现有的计算机体系结构的能力,还远远没被发挥出来,并暗示谷歌新量子芯片能力还无法超出传统计算机的运算能力范围。阿里巴巴的量子研究员认为,芯片仍需要降低其错误率。

阿里巴巴的研究结果让Graeme Smith大为振奋。这位科罗拉多大学教授在推特上转发了阿里巴巴的论文链接,并用了一连串“哇”(Wow!)的评论。Smith 告诉《连线》,谷歌的Bristlecone似乎是目前能力最强的量子芯片,但阿里的结果显示,错误率仍然太高。“这表明我们不会很快看到量子霸权的实现。”

频遭质疑,谷歌反驳

谷歌关于实现量子霸权的言论让该领域中的其他一些团队甚感厌倦,后者认为把里程碑事件视为决定性时刻可能会让人们对实用性量子计算机的现实产生误解。英特尔首席技术官Mike Mayberry本周告诉《连线》说,他认为该项技术的广泛商业化可能需要10年的时间。而IBM则认为,量子计算机可能会在五年内成为“主流”。

而针对阿里巴巴达摩院的质疑,在一封电子邮件中,谷歌研究员Sergio Boixo告诉WIRED他欢迎这样的研究,但关于这篇论文的结果有很多“问题”。其他人认为它们是值得注意的。 “游戏规则已经开始改变了。”南加州大学教授Itay Hen说。

Google的Boixo还反驳说,阿里巴巴的模拟的方法不够详细无法作为最后的结论。更好的模拟方法,比如阿里巴巴的研究也是谷歌一直致力于研究测试量子霸权的新方法的原因,Boixo称其不应该要求大规模的硬件升级。南加州大学的Hen说:“这反过来会刺激研究人员试图从传统计算机中榨取更多性能。我确信游戏规则会发生改变。”

阿里巴巴的量子实验室负责人姚云石并未否认,量子霸权的重要性。但他表示,谷歌和其他地方的研究员应该更理性地对待量子霸权。“设备物理学家担心什么时候能够实现量子霸权就好比人们焦急你的宝宝什么时候比你养的狗聪明一个道理,”他说,“放心照顾好的她,顺气自然,该发生时自然会发生,哪怕你并不知道什么发生。”

“量子霸权”竞争加剧

实现量子霸权只是科学突破,并不代表量子计算机已有能力执行有意义的工作。但至少,它可以帮助谷歌在实现实用量子计算机领域的激烈竞争中站稳脚跟。

这些项目是日益增长的国际竞争中的一部分:欧盟正计划在量子研究领域投资11亿美元。特朗普政府在预算指导中也强调了量子计算。尽管白宫的科学和技术政策办公室在特朗普总统的领导下已经大幅缩水,该小组依旧于12月份聘请了其第一位量子计算专家——马里兰大学研究员Jake Taylor。

阿里巴巴在量子计算领域迅速崛起,显示了中国的技术雄心。阿里巴巴于2015年进入该领域,与中国科学院合作开设研究实验室。今年2月,该公司提供了一种实验性11-量子比特芯片。中国政府承诺投入100亿美元建设一座新的国家量子实验室。2018年5月,阿里巴巴量子实验室施尧耘团队宣布成功研制当前世界最强的量子电路模拟器,名为太章。

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哪些企业参与了“量子霸权”竞争

Google以及其竞争对手如IBM、英特尔和微软等,都希望向戴姆勒和摩根大通这些集团租赁或出售量子计算机。后者已经开始探索机器如何可以改进电池和金融模型。

IBM 在2016 年就开发出了具有 5 位量子比特的量子计算机,并把它提供出来作为量子计算云服务供研究者使用。2017 年 11 月,IBM 又宣布发布新型的 20 位量子比特的量子计算机。IBM 还表示,他们的研究人员们已经成功开发出了一台 50 位量子比特的原型机,以往观点认为达到 50 位量子比特的量子计算机就可以模拟传统计算机的所有操作

微软在2016年宣布计划斥巨额资源开发量子计算机的原型产品。2018年3 月 29 日凌晨微软宣布发现马约拉纳费米子的存在证据,下一步会将费米子转化为量子,并希望在今年年底实现这一目标,在 5 年内向其他企业提供可用的量子计算机。

对量子计算最大的赌注恐怕来自英特尔,2015 年英特尔宣布将向荷兰代尔夫特理工大学的量子技术研究项目 QuTech 投资 5000 万美元。英特尔专注于硅量子点技术经常被称作人造原子。

(整理自新浪科技、雷锋网)

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