Google：仍需等10年才能构建出性能更优的量子计算机、量子计算与AI 技术一样重要！ http://bit.ly/2JtJ0zC 谷歌(Google) AI 量子团队终於正式发表论文并讲述其如何实现了“量子霸权（Quantum Supremacy）”， 宣称Google的成果打开了通往许多可能性的大门，这也是以前任何人都 没实现过的。 Nature杂志於2019年10 月23 日在官网发布最新报导，谷歌称发布量子霸权具有里程碑意 义(Hello quantum world! Google publishes landmark quantum supremacy claim)。 Google团队表示使用一种经典技术可以在2.5天内解决原本须1万年才能解决问题。妨e Google曾经短暂刊登於NASA後又撤下，该事件可以参阅本站前期文章『Google制造出53 Qubits量子计算机达成量子霸权、却遭 IBM 质疑』。 同时，谷歌CEO Sundar Pichai也接受麻省理工科技评论专访，摘要如下： 1. 他表示谷歌团队构建量子计算机是一个极其复杂的工程，从晶圆和制造逻辑门开始， 一层层堆叠制作晶片，然後用AI 技术对运算进行模拟，再从每次测试中不断调整精进， 才换来了此次的研究成果。 2. 他认为Google仍需要10年时间来研究才能构建出性能更优的量子计算机。 3. 量子计算与AI 技术一样重要！Sundar Pichai 此次的成果能实现在实验室中操控量子 位并维持叠加态，因为自然界最根本的运行法则与量子力学有关。同时，他认为两者间存 在着很强的共生关系，目前该二者都还处於早期发展阶段，未来他们会从更进一步的发展 中更加互相渗透，比如AI 可以被用来加速量子计算，而量子计算又能被用来加速AI 算法 ，他认为只有将二者深度结合才能产出真正的果实，并助力解决包括气候变化在内的许多 急需解决的棘手问题。 一般来说，链接的量子位(qubits)越多，在设备运行时保持其脆弱状态就越困难。Google 的算法在由54个量子比特组成的量子晶片上运行，每个量子比特都由超导环组成。但这只 是通用机器可能需要的100万个量子位的一小部分。该研究团队在该名为Sycamore的计算 机，以描述随机数生成器的量子版本产生不同结果的可能性，通过运行一系列随机操作传 递53个量子比特的电路来实现此目的。这将生成一个由1和0组成的53位字符串，总共为2 的53次方之可能性组合（仅使用了53个量子位，因为Sycamore其中之一个被破坏了）。该 过程是如此复杂，以至於无法根据第一原理来计算结果，因此实际上是随机的。但是由於 量子位之间的干扰，一些数字串比其他数字串更可能出现。这类似於滚动加载的管晶 (loaded die)，即使在某些结果比其他结果更有可能，它仍会产生随机数。 Sycamore通过对电路进行采样（运行100万次并测量观察到的输出字符串）来计算概率分 布。该方法类似於滚动模具以显示其差异分布。也就是说，这台机器使用实验来找到无法 经典计算的量子问题的答案。所以说，Google的计算机不是单一用途的，而是可编程的， 可以将量子电路应用於任何设备下。 验证解决方案是另一个挑战。为此，Google团队将结果与较小和较简单版本的电路仿真得 到的结果进行了比较，例如：在橡树岭国家实验室的Summit超级计算机，Google团队推论 估计，即使在一台具有一百万个处理单元的计算机（相当於大约100,000台台式计算机） 上，对整个电路进行仿真也需花费10,000年的时间，而Sycamore只花了3分20秒。 谷歌为证明量子霸权而设计的实验可能具有实际应用：他创建了一个协议(protocol)，使 用这种计算向用户证明量子随机数发生器产生的比特确实是随机的。例如，应用於加密和 某些加密货币（其安全性取决於随机密钥），可能很有用。 至於未来发展，Google工程师必须对其硬体进行大量改进才能运行该算法，包括构建新的 电子设备以控制量子电路，并设计一种连接量子位的新方法。 Google量子电脑介绍影片： https://www.youtube.com/watch?v=-ZNEzzDcllU Nature刊出的Google量子霸权论文： https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5.pdf 心得： 本月初就有Google达成量子霸权的消息，主要是来自Google不小心在NASA所属的一个网站 上公布的论文。这一次，Google是正式把论文出刊在Nature网站上。同时，关於Google量 子电脑Sycamore也有了更多的影片介绍。 --

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