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记者近距离接触谷歌量子计算机:就像变魔术

10月28日最最新消息  ,据外媒媒体报道 ,谷歌还未前宣称顺利快速完却成“量子霸权”(Quantum Supremacy)  ,新推出选定包括53个持续的有效量子比特的直接处理器Sycamore  ,“对可是种量子电路结果引来的随机数字采样100万次”的计算任务中  ,谷歌量子计算机只使得 200秒  ,而发展国家最强超算Summit使得 1万年。原因在于在于间接证明谷歌量子计算机使得 使得 神奇 ,科技澎湃新闻尼尔·萨维奇(Neil Savage)日前亲自另有操作亲身感受可是把  ,并称样子 变魔术。

澎湃新闻亲身亲身感受:量子计算机在在哪儿儿所不同

在谷歌位处即美国 加州戈莱塔(Goleta)这样的 车库的实验室里 ,我走到较较大触摸屏前  ,用手指在内容显示屏上移动选定包括X、Y、H和使得 神秘符号的小方块。和一 种方块代表人则是使得 以在可是种量子比特上执行的函数  ,而量子比特则位处环绕的银色大圆柱体内。在不计其数函数中  ,对于会使比特从1翻转到0 ,或从0翻转到1。

内容显示屏上是另可是种正方形内容显示了量子比特的状态如何 ,它看却成样子 在球体环绕棒棒糖。当“棒棒糖”移动时  ,它路边的数字在1.0000到0.0000他们之间振荡。和一 种量子比特的强项完全:其它其它动物不必像二进制位中使得 要么是1要么是0  ,但在使得 以而他们之间两者他们之他们之间状态如何再缺乏。和一 种“叠加”特性允许每一种 种 量子比特二次不止执行二次计算  ,但在以和一 种看却成较小神奇的利用其速度计算。

地方量子比特的于是读数地方是1或0  ,但所可是种上有步骤的再缺乏意味着最传统计算机不能或不现如今针对类样子 计算。对于外行人对于  ,可是种时间过程现如今看却成对于儿像魔术  ,挥挥手、轻触触摸屏 ,后再从量子帽中拉可是只兔子。谷歌邀请我和使得 澎湃新闻走进地方  ,旨在揭开可是种魔术的神秘面纱  ,以间接证明它完全 不并具魔力。

在屏幕的右半大部分  ,曲折的线条内容显示与在量子比特上执行的函数较小应的波形。在可是种大部分的路边可是种台式打印机大太大盒子  ,它将和一 种波形完全电脉冲针对电线发送到银色圆柱体中。使得 圆柱体直接打开 ,让你快乐看见外面有六层腔室  ,层层排列  ,样子 用金属丝装饰的、颠倒却成的婚礼蛋糕。每层腔室都被冷却到比其上是腔室温度低得多的程度;最上和一 层达近0.015开氏度(-273.135摄氏度)  ,任何形式形式仅是外层空他们之间1/200。

和一 种腔室和一 种真空的  ,不受光和热的影响较大  ,肯定不会会破坏微妙的量子比特  ,和一 种量子比特位处任何形式形式导线末端的芯片上 ,在黑暗和寒冷中被隔离。每一种 种 量子比特的直径约为0.2毫米 ,针对平常显微镜使得 以看见。而他历经冷冻和避过外部影响较大后 ,每一种 种 量子比特都却成了超导体  ,让电子自由流动  ,就样子 它却成单原子  ,使得 以用量子力学定律再三再三考虑其行为实施。

强度适当的微波脉冲促使量子比特振动。当可是种相邻的量子比特达近所不所不同共振频率时  ,其它其它动物便会他们之间纠缠  ,和一 种和一 种量子力学属性  ,这意味着测量可是种量子比特的状态如何便让你快乐你快乐详细了解 另可是种量子比特的状态如何。所不同频率的电磁脉冲会引来量子比特翻转。

各方评论:“量子霸权”有意义吗?

谷歌的量子使用软件工程师克雷格·吉德尼(Craig Gidney)指出  ,“量子计算机更样子 装可是串钟摆的盒子。我和使得 在腔室外发送信号地方依然在拉动钟摆的弦 ,针对发生改变它我们的摆动幅度来执行所不所不同逻辑运算。”

谷歌的量子大团队 称 ,所可是种寒冷和振动让其已成就 了量子霸权  ,让量子计算机使得 以做平常计算机不并能以做不到的事情。在本周发表在《完全 》杂志上是论文中  ,谷歌工程师描述了地方常常用间接证明量子霸权的基准实验。地方是的程序运行在50多个量子比特上  ,检查确认 量子随机数再缺乏器的输出。

谷歌量子人工智能实验室经理哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)说  ,对于批评人士抱怨这这地方为关键完美解决  ,只适用于有限的回归现实应用程序。指出  ,奈文反驳称:“Sputnik(其它动物第五颗人造卫星)也地方太多了实际用途  ,它但在绕着地球旋转。地方  ,它代表人着太空时代来临 的直到!”

芝加哥大学里专注于量子各种信息工程的凝聚态物理学家戴维·奥沙洛姆(David Awschalom)地方参与大这项研究分析  ,而他同意谷歌新项目关键完美解决了可是种较小平常的关键完美解决  ,并补充说 ,谷歌地方声称而他拥有完整了通用量子计算机。你说 ,通用量子计算机现如今使得 100万个量子位元 ,地方还使得 和一 种年还需快速完成。而他大家 ,谷歌的大团队 早已快速完却成关键的里程碑  ,为使得 科学家成就 突破奠定了此基础。

谷歌的量子计算芯片被喻为Sycamore  ,针对了53个量子比特来快速完成其于是 ,芯片上第54个量子比特再缺乏了故障。Sycamore的近期目标是随机结果引来1和0的字符串  ,每一种 种 量子比特可结果引来253比特字符串(但和一 种大约9.700199254740992千万亿位字符串)。现如今量子位他们之间作不常用利用  ,对于字符串比使得 字符串更有现如今再缺乏。

Sycamore运行数字生成器100万次  ,后再对于是针对采样 ,得出任何形式形式给定字符串再缺乏的概率。谷歌大团队 再次橡树岭发展国家实验室的超级计算机Summit上运行了可是种更简单轻松的测试版本  ,后再实际情况和一 种于是针对外推  ,以验证Sycamore的输出。的新芯片在200秒内快速完却成任务中。研究分析人员就算是是  ,则是的运算使得 花费Summit上万年的时间啊。

地方  ,IBM的研究分析人员上周早些现如今发表论文 ,称在理想外部条件下  ,针对额外的内存存储  ,Summit使得 以在两天半内快速完成上述任务中。IBM依然在致力于开发量子计算  ,该一家公司科学家们在IBM Research博客上写道:“而他加州理工学院理论物理学家约翰·普雷斯基尔(John Preskill)在2012年指出过‘量子霸权’可是种术语的最初含义  ,是原因在于在于描述量子计算机使得 以做经典计算机不并能以做不到的事情 ,可是点谷歌量子计算机还地方迈过可是种门槛。”现如今  ,可是谷歌成就 的成就 使得 以贴上“量子劣势”的标签。

但德克萨斯大学里奥斯汀分校理论计算机科学家斯科特·阿隆森(Scott Aaronson)指出  ,说量子霸权还未快速完成但在完全 正确  ,地方Sycamore的其速度比Summit快得多。随之谷歌系统中中量子比特数量的增长 ,其计算能力不足将呈指数级增长。从53个量子比特提升到60个量子比特将使该一家公司量子计算机的计算能力不足使得 于33台Summit。在达近70个量子比特时  ,这样的 Summit的最传统超级计算机现如今要却成与其他城市大小使得 还需拥有完整则是的直接处理能力不足。

阿隆森还指出  ,谷歌所成就 的成就 现如今早已但有些意想就算是是的实用常用价值。谷歌的系统中使得 以常用结果引来被量子物理定律证实为随机的数字。这样的  ,该应用程序现如今会结果引来比其它动物或最传统计算机所能直接提供的密码强得多的密码。

阿隆森承认:“而他我不选定  ,争论可是地方成就 了‘霸权’如何判断判断正确。”你说  ,量子计算新兴领域还未就较小所不同量子计算机的最佳利用达成一致 ,较小可是种帮助建走到所不同最传统技术 上是量子计算机。地方IBM和谷歌依然在针对超导体来创建它我们的量子比特  ,但和一 种形式依赖于捕获离子 ,即带电原子悬浮在真空中  ,并由激光束操纵。IBM指出可是种喻为“量子体积”的度量基本标准  ,另有这样的 这样的 量子比特执行计算的其速度另有其它其它动物规避 或纠正错误的能力不足等因素。

谷歌还需关键完美解决哪些人关键完美解决?

可是点 ,纠错是量子计算机科学家还需掌握的  ,可是种地方是还需制造出才可有不常用设备 ,较小是选定包括数千个量子比特的设备。研究分析人员说  ,到几年前 ,机器使得 以对化学反应程度针对详细的模拟  ,这现如今会促使的新药物或更多机会的太阳能电池再缺乏。地方地方是还使得 以快速破解最常用于保护互联网数据结果的密码。

可是点 ,才可达近和一 种性能  ,量子计算机还需使得 以自我纠正  ,去去寻找 并修复其另有另有操作的错误。当可是种量子比特自发地从1翻转到0 ,使得 当其它其它动物量子叠加现如今外部发展国家的干扰而衰减时  ,便会再缺乏错误。谷歌的量子比特到目前在衰变前再次约10微秒。新项目研究分析人员玛丽莎·朱斯蒂娜(Marissa Giustina)说:“它我们的寿命但有限的。其它其它动物较小脆弱  ,当与环绕生存环境他们之间能起时 ,地方是现如今便会但有量子各种信息。”

最传统计算机针对冗余来关键完美解决纠错关键完美解决 ,针对测量电容器中不单个电子而地方数万个电子来再三再三考虑数字位是开地方关。相反  ,量子比特本质上是概率关键完美解决  ,地方是试图将其它其它动物聚集可是起执行批量测量是行不通的。谷歌依然在开发和一 种统计形式来纠正错误  ,加州大学里圣巴巴拉分校物理学家约翰·马蒂尼斯(John Martinis)与该一家公司首次合作开发了Sycamore。他指出 ,到到到目前  ,初步于是内容显示 ,地方任何形式形式迹象内容显示错误纠正却成愈加好。看却成  ,可是种新项目便会再次却成。

与此另有  ,谷歌的工程师将致力于改进地方是的量子比特 ,以结果引来更少的错误  ,可是点现如今允许更多机会的量子比特他们之间关联。地方是还期待 缩小链子计算机的可以控制箱体积  ,每一种 种 可以控制箱使得 以直接处理20个量子比特及其紧密相关 电路  ,现如今使得 可是种可以控制箱还需运行Sycamore的53个量子比特。使得 地方是的系统中增长到大约1000个量子比特 ,其冷却消费需求将超可是种较大银色圆柱体的容量。

在谷歌从事量子硬件和架构任务中中的朱利安·凯利(Julian Kelly)指出 ,该一家公司的声明我们要可是项工程成就  ,其它动物现如今会开辟一片未开发的新兴领域。你说:“地方是早已间接证明了量子硬件使得 以做些较小困难的事情  ,地方和一 直在现如今地方人使得 以针对实验的新兴领域针对业务。可是点  ,和一 种进步结果引来的影响较大还未选定  ,地方地方是也才还未迈入这道门槛儿。”