量子霸權是個模糊的里程碑

來源：新華網

就在人們紛紛猜測谷歌是否會在這場全球科技競賽中奪魁時，美國斯坦福大學量子物理學家帕特里克·海登８日對新華社記者提出了一個新穎觀點：「量子霸權是個模糊的里程碑。」

美國谷歌公司日前發布７２量子比特處理器「狐尾松」，稱其有望在未來實現「量子霸權」。就在人們紛紛猜測谷歌是否會在這場全球科技競賽中奪魁時，美國斯坦福大學量子物理學家帕特里克·海登８日對新華社記者提出了一個新穎觀點：「量子霸權是個模糊的里程碑。」

怎麼才算實現了量子霸權？業界通常認為，量子霸權是指量子計算機如果在某個問題上的計算能力超過最強大的傳統計算機，就實現了相對傳統計算機的「霸權」。量子霸權被認為是量子計算髮展道路上的一個重要里程碑。過去業界認為，如能有效操縱５０個左右的量子比特，就能實現量子霸權。

不過海登認為，這種說法對量子霸權的界定並不足夠明確。首先，量子計算機中有一個特殊的種類是「量子模擬計算機」，它可以直接模擬一些系統的物理特性，已經超出了傳統計算機模擬相關係統的能力。雖然量子模擬計算機仍有一些缺點，難以實用。但海登還是認為：「從這個角度來說，這些系統可能已經實現了量子霸權。」

第二，在計算能力上與傳統計算機的比較結果可能難以驗證。海登說：「谷歌的７２量子比特處理器可能具有很強的計算能力，以至於傳統方法無法模擬。也就是說，這場實驗給出的答案，在傳統機器上是無法驗證的，所以我們很難確定谷歌的設備是否做得正確。」

「當然，谷歌量子計算研究團隊是一群嚴肅的科學家，他們會盡其所能來確定這一點。」海登補充道。

海登指出，實現量子霸權還需要量子處理器在讀出和邏輯運算時的錯誤率足夠低，一台很快但錯誤率很高的量子計算機，還不如傳統意義上的超級計算機。

由於量子計算具有改變世界的巨大潛力，美國、歐盟、中國等競相加大對量子計算研究的投入，各研究機構、科技巨頭、初創企業等爭相投身這場全球競賽。此前業界有觀點認為，２０１８年可能會有研究機構實現量子霸權，不過目前還沒有任何一家機構公開宣稱已經達到這個目標。

「整個業界都在全速前進，建造越來越複雜精密的系統，以找到能充分證實自己實現量子霸權的方法。」海登說。談及谷歌最新發布的處理器，他說：「（谷歌團隊的研究）方向是正確的，即不僅關注量子比特的數量，也注重量子比特的質量。」

此前谷歌曾發布９個量子比特的處理器，這個相對小型的系統被認為有較高質量，而將９個量子比特擴展到７２個，會增加操控難度。海登說，由於７２量子比特處理器的質量參數還沒有確定，「（這款設備）是否可以與他們小型系統的量子比特的質量相提並論，還不能確定。如果兩者非常接近，那麼這將是個了不起的進步」。

海登在分析「狐尾松」處理器的特點時還說：「拋開量子霸權，谷歌７２量子比特處理器非常適合演示量子糾錯，非常適合演示如何將邏輯量子比特存儲在物理量子比特中，用一種強健的方式延長它們的使用壽命。」

「量子糾錯將是全功能量子計算系統一個至關重要的特徵，」海登說，如果在量子糾錯方面取得突破，「意味著這種系統未來將可以在實踐中應用，這與量子霸權一樣激動人心！」

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