谷歌“量子霸權”來了,中國科學如何發力?

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  “量子霸權”一石激起千層浪。10月24日,《自然》雜誌刊發了谷歌公司的一篇論文。在該論文中谷歌表示,其開發出一款54量子比特數(其中53個量子比特可用)的超導量子芯片“Sycamore”。基於Sycamore,谷歌對一個53比特、20深度的電路採樣一百萬次只需200秒。而目前最強的經典超級計算機Summit要得到類似的結果,則需要一萬年。基於這一突破,谷歌宣稱其率先實現了“量子霸權”。

  在接受媒體採訪時,谷歌首席執行官Sundar Pichai認為,該研究成果對谷歌來說具有里程碑式的意義,並將其與萊特兄弟發明飛機相比。

  真的“霸權”了嗎?

  谷歌剛剛宣稱實現“量子霸權”,同樣在量子計算領域深耕的IBM就提出了質疑。

  IBM研究人員在發表的論文中寫道,谷歌在實驗中並沒有充分挖掘超級計算機的潛力。如果按照IBM的方法來對超級計算機進行編程,僅需2.5天就能完成谷歌論文中量子計算機耗時200秒的任務。

  對此,中國科學院量子信息重點實驗室副主任、中國科學技術大學教授郭國平向《中國科學報》解釋道,谷歌“一萬年”結論的得出,是基於量子計算特性,相對經典計算機效率提升“粗暴計算得出的數字”,並沒有考慮現在超級計算機在存儲、網絡傳輸等性能上的優化。

  “量子霸權”這一概念最早由加州理工學院理論物理學家John Preskill在2011年的一次演講中提出,也可翻譯為“量子優越性”或“量子優勢”。衡量量子計算機實現“量子霸權”的標準是:能比經典計算機更好地解決一個特定計算問題。

  中國科學技術大學量子物理與量子信息研究部教授朱曉波告訴《中國科學報》,這是人類首次實驗演示在一個計算複雜度被嚴格證明的問題上,量子計算機相較於經典計算機有著壓倒性優勢,因此有著重要的里程碑式意義。

  不過,他同時指出,由於谷歌此次只是將之應用在某一個特定問題上,且該問題目前還沒有任何實用價值,因此不少同行認為其稱自己實現“量子霸權”有過分誇大的嫌疑。有一派學者主張稱之為“量子優越性”。

  是否進入計算新時代?

  谷歌此次成果是否為人類開啟了計算的新時代?對此,專家們有著自己的理解。

  “谷歌確實開闢了量子計算機的新紀元。”國內某知名高校物理系一位要求匿名的教授說,當量子計算機可以操控53個量子比特的時候,它就不再是個“玩具”了。

  朱曉波亦認為,儘管它距離發展成可實用的計算機還有很遙遠的路要走,但這是量子計算機的一個起點。

  郭國平則認為,Sundar Pichai關於“萊特兄弟試飛飛機”的類比還有一層含義。那就是,萊特兄弟首次成功試飛只離開地面飛行了12秒,這跟“蒸汽機剛發明出來時連小馬駒都跑不過”是一個道理。但是,從基礎研究到應用基礎研究,谷歌一直堅持在做,這才是最重要的。

  郭國平作了一個類比:“量子計算機好比剛誕生的熱兵器,使用火藥的熱兵器剛出現的時候,威力可能還不如弓箭等冷兵器。但是,在某一個點上,熱兵器勝過冷兵器一籌,從此以後可能就會走上快速發展的道路。”

  中國何時實現?

  近年來,我國在量子計算相關領域的投入非常可觀,並由此取得了諸多成果。

  “我國在超導量子計算領域近年來進展迅速。”朱曉波告訴記者,以中國科學技術大學、浙江大學和中國科學院物理所等為代表的單位先後創造了10個、12個、18個量子比特糾纏的新紀錄,在國際上已經躋身一流的研究團隊。

  此外,清華大學、南京大學、中國科學院武漢物理與數學研究所等高校院所,以及華為、騰訊、百度等企業,也在量子計算領域有相關研究或佈局。

  朱曉波表示,從公開發表的論文來看,在量子處理器所集成的數量以及性能等綜合指標上,“我國與谷歌存在一定的差距,但並沒有明顯的代差”。

  “我們前期已經突破了20個量子比特的超導量子計算技術,正在攻關50量子比特。如果能有效地組織起國內的核心力量,並提供足夠的資源支撐,有望在兩三年內迎頭趕上。”朱曉波說。

  在量子計算機領域有著深刻研製體會的郭國平則認為,不能低估實現量子計算機的工程技術難度。因為要實現量子計算機,很大一部分工作就是解決工程實現問題。

  中國科學院院士、中國科學院量子信息重點實驗室主任郭光燦認為,中國要在量子計算領域迎頭趕上,還需要做到兩點:一是改變現在分散的格局,因為“游擊戰競爭不過大兵團”;二是摒棄以論文為導向的做法。

  “以前經費投到量子計算機這個主流方向上的很少,必須大力投入。與此同時,如果以論文為導向的做法不改變,投入再多錢也難以趕上。”郭光燦說。

 


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量子霸權是指量子計算擁有的超越所有經典計算機的計算能力。在物理實驗上,迄今還沒有任何一臺量子裝置在實際實驗中展現出這種能力。

2018年9月,國防科技大學吳俊傑團隊與上海交通大學金賢敏合作研究成果,被《國家科學評論》在線發表。

2019年9月20日,科技巨頭谷歌(Google)一份內部研究報告顯示,其研發的量子計算機成功在3分20秒時間內,完成傳統計算機需1萬年時間處理的問題,並聲稱是全球首次實現“量子霸權”。

實現量子霸權,將代表超越經典的量子計算能力從理論走進實驗,標誌著一個新的計算能力飛躍時代的開始。實現量子霸權離實現實際的量子計算機尚有很大距離。當前實現量子霸權絕非易事。

中國時刻要有危機意識,大力發展科技,科技興國,科技強國,同時也要加上我們的教育,



心半度


量子霸權是指量子計算擁有的超越所有傳統計算機的計算能力。

“量子霸權”長期以來被用於描述量子計算機發展的關鍵節點,指量子計算機能解決傳統計算機無法解決的複雜難題,也就是展現量子優越性。而這是量子計算機距離實際運用的關鍵一步。其中,一個常被當作量子霸權的重要指標是量子比特(Qubit)數量,有學者認為,大概50個量子比特左右,量子計算機就能達到“量子霸權”。

10月23日,谷歌的《使用可編程超導處理器達到的量子霸權》論文以封面重磅的形式在英國《自然》雜誌發表,表示已成功演示了“量子霸權”,讓量子系統花費約200秒完成傳統超級計算機要1萬年才能完成的任務。

量子霸權是一個轉折點,他充分證明了量子計算機的優勢。

雖然“量子霸權”可以解決的問題目前還沒有任何實用價值,但可以預見的是,不久的將來可能會為機器學習等領域帶來突破和應用。

中國也早已雄心勃勃,志在與IBM、英特爾、谷歌等公司在量子計算領域展開競爭。

中國科學家組成團隊,己對“量子霸權”研究實踐,我們試目以待早日成功。








我是老天我愛星


中國的科學技術發展一方面要瞄準世界的高端前沿;另一方面也要根據中國的國情和需要,發展自己急需的實用的科學技術,走自己的路。谷歌的“量子霸權”是個什麼東西,搞清楚了再說。值得深思的是,國外是一會兒搞用予醫療的納米機器人,一會兒又搞出了讓人返老還童的長生不老藥;量子霸權也好,區塊鏈也罷,這些到底是些什麼東西?在中國到底怎麼發展,用予何處?都需要一一搞搞清楚。


踏遍青山52108330


“量子霸權”這一概念最早由加州理工學院理論物理學家John Preskill在2011年的一次演講中提出,也可翻譯為“量子優越性”或“量子優勢”。衡量量子計算機實現“量子霸權”的標準是:能比經典計算機更好地解決一個特定計算問題。

不過需要認識到,量子計算機並非無所不能,只能是在進行某些操作時能夠發揮快速的優勢。還需要認識到的是,量子計算機還遠不成熟。量子相干有時間限制,必須在退相干之前完成計算。就目前的技術看,量子比特越多,就越難保持量子相干。

另外,量子計算機距離商業化還有很長的道路,飛入尋常百姓家還是比較遙遠的事情。一般認為,真正實現量子計算機的商業化,需要上百萬個量子比特的處理器。


穩定獲利才是王道


我們先看什麼是“量子霸權”?它指的是量子計算器在某個有實用價值的程序上能比現有的古典計算機高效許多。請注意,一般人往往忘記這個定義中要求有實用價值的那部分。王孟源博士對此有詳細的分析,有興趣的小夥伴可以在觀察者網上去看到,我就不一一展開。

只說下結論:Google實驗最大的毛病在於他無法自行保證計算結果是正確的,事實上只是在一定概率上的近似。通俗一點說就是快,但不保證對。和古典計算的絕對精確來比計算的時間本身就是不公平的。

Google量子計算是先進的,但離實踐應用還差九個數量級。現在宣稱勝利,純粹是忽悠大眾的商業宣傳。

比起來,我國的科學家已經在量子通信上取得了實際的進展,相信我們只要繼續保持努力,戒驕戒躁,一定不會霸權旁落!


風歌曼舞


從公開發表的論文來看,在量子處理器所集成的數量以及性能等綜合指標上,“我國與谷歌存在一定的差距,但並沒有明顯的代差”。

  “我們前期已經突破了20個量子比特的超導量子計算技術,正在攻關50量子比特。如果能有效地組織起國內的核心力量,並提供足夠的資源支撐,有望在兩三年內迎頭趕上。”朱曉波說。

  在量子計算機領域有著深刻研製體會的郭國平則認為,不能低估實現量子計算機的工程技術難度。因為要實現量子計算機,很大一部分工作就是解決工程實現問題。


人生情感職場


黨和國家越來越重視科學技術,已經把科技創新上升為國家戰略。這是我們實施科技強國戰略最根本的政治保證。從科學技術工作方面來說,一

要加大科技研發的資金支持力度,二要加大科技創新人才的培養,三要加大科技成果的轉化落地,是要重獎對科技進步有突出貢獻的人員。


語山


科技是一切霸權的根本,以美國為代表的西方絕對不肯在科技上輸給中國,必會利用固有基礎和優勢,在關鍵領域取得霸權。中國已經有2025發展戰略,爭取在未來最重要的科研領域取得獨立自主的發展和成就。當然針對美國的量子技術發展必須做出相應對策,加大科研扶持力度。請科研人員只爭朝夕


莫林經略


諸子百家,百花爭豔,何必要跟著美國人的屁股後面跑,科技的根就是數學,幹就是哲學,這個科技數有數不清的分岔點,我們應該發展自己最有潛力的那些分枝,發展到極致,同樣可以制約美國,跟著別人屁股後面永遠吃的屁,而聞不到香


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