谷歌「量子霸權」遭阿里量子新研究質疑，谷歌如此反駁

谷歌新發布的Bristlecone晶元或許足以谷歌的量子計算研究人員策劃一場派對，但來自中國的競爭對手阿里巴巴的新成果可能會使其派對推遲。中美公司在一個前沿的物理邊界上的競爭表明，國家以及公司之間的競爭越來越激烈，它們都希望能夠創造一種新型的難以想像的強大電腦。

現代計算機使用以比特為單位的「1」或「0」表示數據，稱為經典比特。量子計算機用微妙的量子力學效應來表示比特數據「0」和「1」，量子比特也由此出現，但量子力學效應在20世紀初期使愛因斯坦和其他物理學家困惑不解。另外，量子力學效應只在極低的溫度和特別細微的範圍內才能被檢測到，這使得量子比特獲得了一種疊加狀態，即同時有效地表示 「1」 和 「0」，進而允許量子計算機在進行複雜計算時可以走捷徑。有證據量子計算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。

谷歌的量子霸權計劃

今年3月，谷歌推出一款名為Bristlecone的晶元，目標是成為量子計算的里程碑。谷歌稱，Bristlecone是第一個具有超越任何傳統計算機計算能力的量子計算系統 ，這將成為「量子霸權」的標誌。該研究團隊的領導人John Martinis還表示，它今年可能會實現「量子霸權」，更新了此前在2017年實現量子霸權的預測。

Google的Bristlecone晶元擁有超導電路製成的72個量子比特，是迄今為止最大的量子晶元，超過了IBM的50量子比特和英特爾的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。

自2006年起，Google一直致力於量子計算，最初使用加拿大D-Wave的硬體。2014年，Google將整個加州大學聖芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）研究團隊的全部十幾個人都納入麾下，包括研究團隊領導人John Martinis，並建立了自己的量子硬體實驗室。

不過谷歌最近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，這樣的表述可能會誇大量子計算機實際的發展進程。英特爾首席技術官Mike Mayberry本周告訴WIRED，他認為該技術是一項為期10年的項目。IBM表示它可以在五年內成為「主流」。

阿里巴巴的質疑與谷歌的反駁

對於谷歌將在2018年實現量子霸權的樂觀態度，阿里巴巴的研究成果提出了質疑。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，並對美國公司已發布的計劃提出挑戰。結果提醒人們，現有的計算機架構的性能還未完全發揮出來，並暗示谷歌計劃用其量子晶元進行演示的結果不會超過傳統計算機。阿里巴巴量子實驗室主任施堯耘說：「很多人都希望這款處理器能夠實現量子霸權，但我們的結果表明，這種期待可能過於樂觀。」他表示阿里巴巴是通過設計更好的方法，即將模擬量子計算操作的任務劃分給許多共同工作的計算機獲得的成果。

阿里巴巴的研究結果讓科羅拉多大學的教授Graeme Smith發出了一條由一串「哇」組成的評論。Smith告訴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。」

阿里巴巴量子研究人員新的結果表明，谷歌發布的Bristlecone計劃無法實現量子霸權。他們認為，需要更低錯誤率的晶元。對此，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「問題」。其他人認為它們是值得注意的。 「遊戲規則已經開始改變了。」南加州大學教授Itay Hen說。

Google的Boixo還反駁說，阿里巴巴的模擬的方法不夠詳細無法作為最後的結論。更好的模擬方法，比如阿里巴巴的研究也是谷歌一直致力於研究測試量子霸權的新方法的原因，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性能。我確信遊戲規則會發生改變。」

量子霸權競爭加劇

實現量子霸權將是一項科學突破，而不是量子計算機準備好規模應用的證明。不過實現量子霸權有助於谷歌在激烈的競爭中立足。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戴姆勒和摩根大通等公司，這些公司正在探索用機器如何改進電池和成本的模型。

據雷鋒網了解，IBM 在2016 年就開發出了具有 5 位量子比特的量子計算機，並把它提供出來作為量子計算雲服務供研究者使用。2017 年 11 月，IBM 又宣布發布新型的 20 位量子比特的量子計算機。IBM 還表示，他們的研究人員們已經成功開發出了一台 50 位量子比特的原型機，以往觀點認為達到 50 位量子比特的量子計算機就可以模擬傳統計算機的所有操作

微軟在2016年宣布計劃斥巨額資源開發量子計算機的原型產品。2018年3 月 29 日凌晨微軟宣布發現馬約拉納費米子的存在證據，下一步會將費米子轉化為量子，並希望在今年年底實現這一目標，在 5 年內向其他企業提供可用的量子計算機。

對量子計算最大的賭注恐怕來自英特爾，2015 年英特爾宣布將向荷蘭代爾夫特理工大學的量子技術研究項目 QuTech 投資 5000 萬美元。英特爾專註於硅量子點技術經常被稱作人造原子。

阿里巴巴在量子計算領域的崛起非常迅速，阿里巴巴在 2015 年開始關注量子計算，並和中科院合作成立了亞洲首個量子計算實驗室。2018 年2月中科院量子信息與量子科技創新研究院與阿里雲宣布，11 量子比特超導量子計算服務在量子計算雲平台上線。2018年5月，阿里巴巴量子實驗室施堯耘團隊宣布成功研製當前世界最強的量子電路模擬器，名為太章。

阿里的迅速崛起顯示出中國的技術雄心，騰訊和百度也先後於2017年和2018年開始對量子計算的研究。雷鋒網也了解到，中國政府已承諾投入100億美元建設一座新的國家量子實驗室。

當然，這些項目是日益增長的國際競賽的一部分：歐盟正計劃在量子研究領域投資11億美元。美國方面，儘管白宮辦公室的科學和技術政策在特朗普的領導下大幅縮水，但該研究團隊在12月獲得了第一位量子計算專家，來自於馬里蘭大學的研究員ake Taylo。

阿里巴巴的施堯耘並不否認量子霸權的重要性，但他建議谷歌和其他量子計算研究人員應該更加冷靜。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你的孩子什麼時候會比你的狗更聰明一樣，只要你專註照顧好他，事情就會發生，即便你不確定是在什麼時候。」

雷鋒網編譯，via wired

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