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2019/10/24 0:07:33
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  昨天,New Scientist 宣布文章解密google量子核算机的停顿。文章中写到,量子核算范畴正在倏地重组,google的工程师曾经轻轻拿出了方案要成为该范畴的霸主!

  在加利福尼亚州的某其中央,google正在打造某种能将核算技术带进一个新时期的设施——量子核算机(quantum computer)。google正在打造的这台量子核算机是有史以来最大的,其意图是为了与日俱增地证实这类运用了独特的物理学的机械可以超过当下顶级的超等核算机的机能。

  而 New Scientist 也知道到这一目的的完成能够将会比一切人的预期更早——乃至能够就在来岁年末之前!

  量子核算反动曾经期待了很长的时刻了。20 世纪 80 年月时,实践学家知道到根据量子力学的核算机无望在特定的使命上远超一般或典范核算机的机能。但提及来简略做起来难,直到比来,能够打败典范核算机的量子核算机才无望从试验室研讨酿成理想真实可用的货色,而google想造出第一台。

  这家公司的计划今朝仍是秘密,google也回绝就这篇文章揭晓谈论。但 New Scientist 打仗过的一些科学家都置信如今它们曾经处在了完成严重突破的边沿,紧接着就将有大会和私家集会上的演示呈现了。

  「他们如今确定是国际上最当先的,这是毫无疑难的,」日本新式物资科学核心(RIKEN Center for Emergent Matter Science)Simon Devitt 说,「google可操左券。若是google末了没有胜利,那未必是甚么中央出了成绩。」

  咱们简略理解了google的用意。上个月,google的工程师轻轻公布了一篇描绘了他们的方案细节的论文《Characterizing Quantum Supremacy in Near-Term Devices(在短时间的设施内表征量子霸权)》。他们的目的被斗胆地定名成了「Quantum Supremacy(量子霸权)」,其目的是打造国际上榜首个能够履行典范核算机无奈履行的使命的量子核算机。

  「这是他们将来几年计划的规划,」得克萨斯大学奥斯汀分校 Scott Aaronson 说,他曾和google的这个团队评论过这个计划。

  以是他们会怎样做?量子核算将资讯作为量子位(qubit)停止处置。和典范的位(bit/比特)纷歧样,因为量子叠加道理,量子位能够一起存储 0 和 1 的混淆形态。恰是如许的后劲让量子核算机在一些特定的使命上具有了劣势,比方大数因子合成。但一般的核算机在这些使命上也能获得很好的体现。要证实量子核算更好,会需求用到数千个量子位,而这远远超越了咱们现有的技能才能。

  而google想要完成 50 个量子位的成绩。这依然是一个颇有大志的目的——就今朝公布的音讯来看,他们只颁布了一个 9 量子位的核算机——但这是一个能够完成的目的。

  google可操左券。若是google末了没有胜利,那未必是甚么中央出了成绩。

  为了胜利完成这一目的,google曾经开端了量子中心问题的攻关。他们正在专一处理对一般核算机来讲极端艰难,而对量子核算机来讲能够天然地处理的成绩:模仿量子电路(quantum circuits)随机排布的举动。

  这些量子电路中输出的任何微弱变迁均能够带来十分相同的输入,以是对典范核算机来讲,是很难经过迫近以简化该成绩的办法来舞弊式地处理这个成绩的。「他们正在打造一个量子版别的浑沌(chaos),」Devitt 说,「其输入实质上是随机的,以是你必需核算一切货色。」

  为了找到典范核算的极限,google追求了 Edison 的帮忙。Edison 是国际上开始进的超等核算机之一,安顿在美国国度动力研讨科学核算中心( US National Energy Research Scientific Computing Center)。google用其模仿了愈来愈大的量子位网格(grids of qubits)的量子电路的举动,发觉至多能模仿 6×7 网格的 42 个量子位。

  这类核算十分艰难。由于跟着收集巨细的增加,存储一切数值所需的内存就会倏地暴增。一个 6×4 的网格仅需求 268 MB,比普通的智妙手机的内存还小。而一个 6×7 的网格则需求 70 TB,差未几是高端小我核算机的 10,000 倍。

  google没再接续增大网格,由于再增大一点对如今的技能来讲就现已是不行能的了:一个 48 量子位的网格需求 2.252 PB 的内存,这差未几适当于如今国际上最壮大的超等核算机的两倍。若是google能够处理 50 个量子位的量子核算机的成绩,那末它就将超过国际就任何曾经存在的核算机。

  矢志不移

  经过配置这个清晰的测验,google指望可以防止那些困扰过之前的声称量子核算机超过一般核算机的断语的成绩——此中囊括google声称的一些。

  客岁,该公司曾宣告经过运用一台 D-Wave 量子核算机(一款饱受争议的曾经贸易化的设施),该公司以超越典范核算机 1 亿倍的速率处理了一些特定的成绩。关联教授立刻辩驳了这一后果,他们说这并非一次公正的比拟。

  google在 2013 年采办了一台 D-Wave 核算机,想要搞分明它能否能够被用于改进搜刮后果和野生智能。后一年,该公司延聘了加州大学圣塔芭芭拉分校的 John Martinis 来描绘本人的超导量子位(superconducting qubit)。Aaronson 说,「他的量子位的品质要高很多。」

  如今恰是 Martinis 及其共事想要测验完成 50 量子位的 quantum supremacy(量子霸权),并且很多人置信他们很快将获得成功了。「我以为这将在两到三年内完成,」瑞士苏黎世兰邦理工学院的 Matthias Troyer  说,「他们曾经让人们看到了他们将怎样做的详细步调。」

  Martinis 及其共事曾经就完成这一路程碑的时刻表做过许多评论了,Devitt 说。最早的预计是本年年底,但看起来不太能够。「我比拟悲观,我感觉能够会是在来岁年末。」他说,「就算他们在接上去的五年以内才完结,那也将会是一个宏大的奔腾。」

  榜首个胜利的量子争霸试验其实不克不及间接给咱们带来能够履行任何能够幻想的使命的核算机——根据今朝的实践,这类核算机将会十分复杂。但有一个能够事情的小型核算性能够推进立异或许加强现有的核算机,然后使之成为一个新时期的开端。

  Aaronson 将其比作是榜首个矜持核反馈(self-sustaining nuclear reaction)——1942 年由曼哈顿方案在芝加哥完成。他说:「这能够会让人们说:若是我想要一台彻底可扩大的量子核算机,就让咱们谈谈数字:要花几多亿美圆?」处理构建 50 量子位设施的困难以后,google就为更大的目的做好了预备。「这是构建彻底可扩大的机械之路上的相对严重进展,」牛津大学 Ian Walmsley 说。

  为了量子核算性能在久远上真实有效,咱们还需求稳重的量子纠错(quantum error correction)技能——一种用来减轻量子态软弱性的技能。Martinis 等人现已在研讨这方面的成绩了,但这即将破费比完成 quantum supremacy(量子霸权)更长的时刻。

  不外,霸权的完成不会被取缔。

  「一旦一个体系到达了量子霸权,而且体现出了显着的范围化举动,那末它就将成为私有公司天空上夺目的火把。」Devitt 说,「就为走出试验室做好了预备。」

  「这个范畴的开展速度比本来料想的快很多,」Troyer 说,「如今是时分将量子核算从科学酿成工程并真实打造设施了。」

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