“量子霸權”達成，距離宇宙終極答案揭曉的日子近了？

谷歌的量子超低溫恆溫艙，“梧桐”量子計算機就在其中。Erik Lucero / Google

我們剛剛可能邁入了“量子霸權”時代。

“量子霸權（Quantum Supremacy）”指的是量子計算對傳統計算取得壓倒性優勢。10月23日發表在《自然》雜誌上的一篇文章稱，谷歌公司的量子計算機用200秒時間就解決了傳統型超級計算機10000年才能解決的一個難題。

傳統超級計算機雖然可以通過改進硬件和算法提升計算速度，但是這種改進理論上遠遠趕不上量子計算的發展。現在的量子計算已經比傳統超級計算快1.5萬億倍。

量子計算機使用亞原子儲存信息。亞原子世界的運行規律和宏觀世界截然不同。在量子世界裡，亞原子粒子可以處於所謂的“疊加態”——處於“疊加態”的粒子可以同時處於兩種不同的狀態。亞原子粒子還可以互相“糾纏”——進入“糾纏態”的粒子可以相隔幾光年而依然保持瞬間的相互影響。

這些奇異的特性就是量子計算機獲得驚人計算能力的力量來源。利用“疊加態”，量子計算機可以在每一個單位裡儲存和操作比傳統計算機多得多的信息。量子計算機中的基本信息單位叫“量子位”。谷歌的這臺量子計算機名叫“梧桐（Sycamore）”，擁有53個有效“量子位”。

“梧桐”被要求完成一項隨機數的生成任務，結果它用了大約200秒就完成了。而當今最先進的傳統超級計算機之一——IBM的“巔峰（Summit）”解決同樣一個問題大約需要10000年。“巔峰”擁有40000個處理器，每秒能夠進行大約2千萬億次浮點運算。

結果公佈後，IBM照例對此表示了質疑，認為用傳統的超級計算機解決同樣的問題只需幾天，沒有10000年這麼誇張。但是明顯的一點是，量子計算機的發展之勢難以阻擋。

計算能力是物種先進性的重要指標。量子計算的飛越式發展，可以讓人類獲得前所未有的預測能力。畢竟以前算一萬年才能得到的答案現在幾分鐘就得到了。距離宇宙終極答案揭曉的日子也更近了。

參考：

Quantum supremacy using a programmable superconducting processor

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5.pdf?utm_source=commission_junction&utm_medium=affiliate