谷歌声称实现“量子霸权” IBM发文质疑

[文/观察者网 谷智轩]

一个多月前，美国科技巨头谷歌（Google）的一份研究报告现身美国国家航空航天局（NASA）网站。尽管被火速撤下，但这篇报告抛出的一个重磅概念——“量子霸权（quantum supremacy）”，引发各大外媒热议。

昨天（23日），英国《自然》（Nature）杂志正式刊登了谷歌的研究报告，杂志网站还在头版头条放出了谷歌的“官宣”：你好，量子世界！我们实现了“里程碑式的量子霸权”。

《自然》网站截图

谷歌的科学家们宣称，他们的量子计算机进行了一项特殊的计算，其计算能力超出了传统计算机的“实际能力”，这在世界上尚属首次。

该公司估计，即使是最先进的传统超级计算机，完成同样的计算也需要1万年的时间，而谷歌的“西克莫（Sycamore）”量子计算机只用了200秒。

据《纽约时报》报道，有科学家将谷歌的成就与莱特兄弟1903年的首次飞行相媲美。

连美国“第一女儿”伊万卡也在社交媒体上“蹭热度”，称美国正式实现‘量子霸权’，谷歌的项目是与特朗普政府、以及加州大学圣塔芭芭拉分校合作进行的。

不过，对于这一此前已被泄露的“壮举”，美国老牌科技公司IBM表示不服。三天前（21日），IBM就在其官网发表博文称，谷歌所谓要花1万年的计算，传统计算机在2.5天内就能完成，这还是保守估计。

“按照‘量子霸权’的最严格定义，这一目标尚未实现。”IBM直言。

IBM博文截图

1万年和200秒

到底什么是“量子霸权”？

2012年，美国加州理工学院理论物理学家约翰•普瑞斯基尔（John Preskill）提出了这一概念，指量子计算机可以做到经典计算机实现不了的事。

《自然》网站报道指出，量子计算机的工作方式与传统计算机有根本的不同：传统比特（bit）不是“1”就是“0”，但是量子比特（qubit）可以同时以多种状态存在。

理论上，当量子比特“不可避免地”连结在一起时，物理学家可以利用它们波状量子态之间的干扰来进行计算。不通过这种方式，相关计算可能要花费数百万年的时间。

具体来看，谷歌研制的“西克莫”量子芯片包含54个量子比特，每个量子比特都由超导环组成。由于有1个量子比特无法有效工作，芯片实际只使用了53个量子比特。

谷歌的“西克莫”量子芯片

报告显示，“西克莫”所进行的运算，是要证明一个随机数字生成器符合“随机”的标准。即使是现存最先进的传统超级计算机“顶点（Summit）”，对量子电路的一个实例取样100万次也要耗时1万年，但“西克莫”仅用200秒便完成了运算。

谷歌量子计算团队负责人哈特穆特•尼文（Hartmut Neven）表示，该公司实现“量子霸权”的证据是无懈可击的。即使外部研究人员缩短了进行传统模拟的时间，量子硬件也在不断改进——这意味着在这个问题上，传统计算机不太可能迎头赶上。

“看来谷歌给了我们第一个实验证据，证明量子加速在真实世界的系统中是可以实现的。”澳大利亚新南威尔士大学量子物理学家米歇尔•西蒙斯（Michelle Simmons）说。

美国得州大学奥斯汀分校的理论计算机科学家斯科特•阿伦森（Scott Aaronson）认为，虽然谷歌上述成果的实际应用有限，“假设它是成立的，那么科学成就是巨大的。”

事实上，早在上月底，谷歌相关研究报告的早期版本就出现在NASA网站上，但随后被迅速删除。美国《财富》杂志当时援引谷歌消息人士称，报告被撤回是因为该研究尚未经过同行评议。

“霸权”或只是“优势”

对于谷歌的“壮举”，其竞争对手IBM在一篇博文中予以了质疑。

IBM的研究人员指出，谷歌所谓“最先进的超级计算机大约需要1万年”完成的任务，在一个传统计算机系统上的理想模拟，只需要2.5天，而且保真度要高得多。这实际上还是对一个保守的、最坏情况的估计。谷歌在进行比较时，未能充分考虑“大量磁盘存储”。

“顶点”超级计算机，由IBM为美国能源部旗下橡树岭国家实验室开发建造

博文还援引“量子霸权”提出者普瑞斯基尔最近的观点称，这个词“加剧了对量子技术现状的过度炒作”，并且“通过与‘白人至上（white supremacy）’的联系，唤起了一种令人厌恶的政治立场”。

IBM方面认为，“霸权”一词正在被几乎所有人误解，类似“实现量子霸权”的“标题党报道”会不可避免地误导公众。根据最严格的定义，这一目标尚未实现。

“量子计算机永远不会‘凌驾’于传统计算机之上，而是与它们协同工作，因为两者都有其独特的优势。”博文写道。

目前，IBM用来反驳谷歌的论文尚未经过同行评议。《自然》网站报道称，如果IBM是正确的，它将把谷歌的“壮举”降级为 “量子优势”，即量子计算机的计算速度比传统计算机快得多，但没有超出后者的能力范围。

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