阿里量子新研究引爭議，谷歌量子霸權計劃或過於樂觀

新智元編譯

來源：Wired

翻譯：小潘

【新智元導讀】今年3月，谷歌推出了一款名為Bristlecone的晶元，稱它是第一個可以超越任何傳統計算機的計算能力的量子計算系統，它將會成為「量子霸權」的標誌，而谷歌將在今年達到「量子霸權」。不過，阿里巴巴量子實驗室最近的新結果表明，谷歌的這一計划過於樂觀。

谷歌的量子計算研究人員一直在計劃一個派對，但來自中國阿里巴巴的競爭團隊的新結果可能導致這個派對的推遲。通過中美公司在這個晦澀的物理邊界上的競爭表明，國家之間以及企業之間的競爭越來越激烈，它們希望創造一種新型的難以想像的強大電腦。

今年3月，谷歌推出了一款名為Bristlecone的晶元，旨在成為計算的一個里程碑。谷歌稱，它是第一個可以超越任何傳統計算機的計算能力的量子計算系統，它將會成為「量子霸權」的標誌。該組織的領導人約翰·馬丁尼斯（John Martinis）表示，將在今年達到「量子霸權」，更新了此前說2017年達到的預測。

但阿里巴巴量子研究人員獲得的新結果表明，谷歌公布的Bristlecone計劃無法實現量子霸權。他們認為，這個目標的實現需要更低錯誤率的晶元。在一封電子郵件中，谷歌研究員Sergio Boixo告訴WIRED他歡迎這樣的研究，但關於這篇論文的結果有很多「爭議」。 其他人認為這些爭議是值得注意的。南加州大學教授Itay Hen說：「遊戲規則已經開始改變了」。

實現量子霸權將是一項科學突破，而並非量子計算機已經準備好開始投入到有用工作的跡象。但量子計算機的實現將有助於谷歌在激烈的競爭中立足。搜索公司和IBM，英特爾和微軟等競爭對手想要將量子計算機出租或出售給Daimler和JP Morgan等公司，這些公司也正在探索如何改進機器的電池和成本模型。

計算機使用電脈衝，以比特為單位（0或1）來表示數據。量子計算機將數據編碼成量子力學效應，這種效應在20世紀早期使阿爾伯特愛因斯坦和其他物理學家感到困惑，從而創造出量子位。這種奇異的設備在接近絕對零度的溫度下運行。在小組中，量子位可以通過一些技巧來完成一些艱難的計算，比如對0 和1達到一個「疊加」。有證據可以幫助進行化學模擬。谷歌和其他一些人認為機器學習也能得到提升。

左邊是谷歌最新的 72 量子比特量子處理器 Bristlecone。右邊是該設備的圖示：每個 「X」 代表一個量子比特，量子比特之間以線性陣列方式相連。來源：Google Quantum AI Lab

谷歌的Bristlecone晶元擁有超導電路製成的72個量子比特，這是迄今為止最大的晶元，超過了IBM的50量子比特和因特爾的49量子比特。谷歌的研究人員計算出這足以在超過任何範圍的常規電腦的情況下運行一個精心挑選的演示問題，實現量子霸權。

中國領先的在線零售商阿里巴巴的研究人員利用一系列功能強大的伺服器來模擬Google新晶元的運作，並利用美國公司已發布的計劃對其提出挑戰。結果提醒人們，現有的計算機架構遠未實現，並暗示谷歌計劃用其量子晶元進行演示結果不會超出傳統計算機的範圍。阿里巴巴量子實驗室主任施堯耘說：「很多人都希望這款未來的處理器能夠實現量子霸權，然而我們的結果表明，這種期待可能過於樂觀。」他表示公司通過設計更好的方法，即將模擬量子計算操作的任務劃分為許多共同工作的計算機來取得成果。

阿里巴巴的研究結果讓科羅拉多大學（the University of Colorado）的教授格雷姆斯密特（Graeme Smith）發出了一條由一串「哇」組成的評論。Smith訴WIRED，谷歌的Bristlecone似乎是最有能力的量子晶元，但阿里巴巴的研究結果表明，這種晶元的錯誤率仍然過高。他說： 「這表明我們不會在短時間內看到他們實現量子霸權。」

Google的Boixo反駁說，阿里巴巴的模擬由於不夠細緻而無法作為證據。 研究像阿里巴巴實施的更好的模擬方法是谷歌一直在研究測試量子霸權新方法的一個原因，Boixo稱其不應該要求大規模的硬體升級。南加州大學的Hen說，這反過來會刺激研究人員試圖從傳統計算機中榨取更多。他說：「我確信遊戲規則會發生改變」。

阿里巴巴在量子計算領域的崛起非常迅速，這也顯示出了中國的技術雄心。 自2006年起，Google一直致力於量子計算，最初使用來自加拿大D-Wave的硬體。中國公司於2015年進入該領域，與國家支持的中國科學院合作開設一個新的研究實驗室。今年2月，該公司在互聯網上提供了一種實驗性11-量子比特晶元。中國政府已承諾投入100億美元來建設一座新的國家量子實驗室。

這些項目成為了日益增長的國際競爭的一部分：歐盟正計劃在量子研究領域投資11億美元。 特朗普政府在預算指導中強調了量子計算。儘管白宮辦公室的科學和技術政策在特朗普總統領導下大幅縮水，但該研究團隊在12月獲得了第一位量子計算專家，他是來自於的馬里蘭大學的研究員傑克泰勒（Jake Taylo）。

Google於2014年建立了自己的量子硬體實驗室，引入加州大學聖塔芭芭拉分校的馬丁尼斯（Martinis）領導該團隊。該公司最近的一些關於實現量子霸權的言論讓該領域的其他一些人感到厭煩，他們認為建立里程碑是一個決定性的時刻，現在是在對量子計算機實際進程進行炒作。 英特爾首席技術官Mike Mayberry本周告訴WIRED，他認為該技術的廣泛商業化將會是一項為期10年的項目。IBM則表示它可以在五年內成為「主流」。

施堯耘並不否認量子霸權至關重要，但他建議谷歌和其他地方的研究人員應該在此問題上更加開明。他說：「對於設備物理學家來說，擔心什麼時候到達霸主地位就像是擔心寶寶什麼時候比你的狗更聰明一樣，只要你專註於照顧好他，也許在你不知道的時候它就發生了。」

原文：https://www.wired.com/story/google-alibaba-spar-over-timeline-for-quantum-supremacy/

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