一直以来,拓扑量子计算都是一个非常美丽的梦想,也是一个传说。前日,PsiQ筹集了15亿人民币将建立百万级比特的量子计算机投入应用,借此机会讨论一下两位顶级科学家就拓扑量子计算能否在2030年之前亮相世人这一问题开启的“神仙打架”模式。

今年3月初,两名物理学家在Twitter上公开打赌,一个是路易斯安那州立大学教授Jonathan Dowling,另一位就是大名鼎鼎的加州理工学院的John Preskill,他们打赌在十年后的今天,是否有人会发明出物理学家长期以来幻想的机器:拓扑量子计算机。赌注是一张披萨和一瓶啤酒。

 

两物理学家公开打赌拓扑量子计算机十年将落地-量子客
(左边是John Preskill,右边是Jonathan Dowling)

   

Preskill是著名的量子信息学家,量子霸权和NISQ这些专有名词都来源于他。这个十年“豪赌”中,Preskill赌“Yes”;Dowling下注“NO”。

 

两物理学家公开打赌拓扑量子计算机十年将落地-量子客       

赌局发起人Dowling称Preskill听到这个问题时候立即决定打赌,并称他们之间来回讨论这个话题也已经有很多年时间了,这也说明Preskill对拓扑量子能够实现是充满信心的。

为了记录打赌协议,Dowling在一张羊皮纸的背景图片上键入了这条赌注信息。两人互相推送的一条推文中,赌注的具体条款下如图显示,他们将在2030年3月1日一见分晓,时间刚好十年。

 

两物理学家公开打赌拓扑量子计算机十年将落地-量子客
(两位科学家发在Twitter上的羊皮纸打赌协议书)

提及他们赌注的问题,那就相当深奥了。拓扑量子计算机的建造在众多科学家努力下历经了数十年之久,从最初受众多学者拥护,到后来仅有微软公司接手,拓扑量子计算也算经历了大起大落,目前,微软公司的研究人员依然全身心投入追求其发展。

拓扑量子计算专家Preskill说:“它是如此的迷人和优雅。”确实,“迷人”和“优雅”也许是物理学家最常用来描述拓扑量子计算的词语。

拓扑量子计算机由俄裔美国物理学家Alexei Kitaev于1997年首次提出,由于其特有的物理性质,可用来制备处理信息的物理比特。拓扑量子计算的支持者称,拓扑量子计算具有最大的优势是它们不需要太多的量子纠错,而量子纠错对于传统量子计算来说就是噩梦。

比如当人们需要这些量子计算机去执行复杂算法时,超导量子比特可能会意外影响其相邻比特的属性,从而产生错误,且研究人员难以进行完全的纠错,但是,拓扑量子计算机却可以抵抗这种类型的错误。这也是为什么科学家梦寐以求,期望能够开发拓扑量子计算机的缘故。

Preskill在1997年首次了解拓扑量子计算后,他立即爱上了这个技术栈。二十多年量子计算的研究使得Preskill在某种程度上已成为美国量子计算的教父级人物。

他经常向大众媒体和风险投资者解释量子的概念。因此他创造了很多流行语,使一些数学领域的概念更容易掌握。当然,研究者们也采用了他创的术语,例如“ NISQ”(读作“ nisk”),它代表中等规模带噪声量子器件,并描述了现有量子计算机的发展状态。他还创造了富有争议的术语“量子霸权”来广义地描述量子计算机超越传统计算机应执行的任务。

 

两物理学家公开打赌拓扑量子计算机十年将落地-量子客

 

Preskill押注也不是第一次了,他最著名的押注当属与已故的物理学家霍金的打赌,他们打赌的是以后是否可以获取黑洞里物体的信息。(Preskill在2004年赢得了这场赌注,当时霍金选择Yes,信息可以从黑洞中逃脱。)

Dowling打赌也是有过往战绩的,虽然出师不利,但别有用心。早在1999年,他和美国国家安全局(NSA)的一个负责人打赌,称人们将在10年内拥有一台量子计算机,并且可以用于某些用途,当时他还在陆军研究办公室工作。随着2009年的来临,他输了,但他说赌注达到了目的,因为这笔赌注有助于增加量子计算的研究经费。Dowling猜测当时他下注的特殊性刺激了资助者的竞争意识,据他说,国家安全局的量子计算研究基金在下注一年内增长了两倍。赌注也达到了他想要的目的。

科学家们长期以来一直使用赌注来刺激彼此去解决问题。早在1600年,天文学家约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)就和他的导师第谷·布拉赫(Tycho Brahe)打赌说,他可以在五天内计算出火星绕太阳运行的轨道。当然开普勒翻车, 输掉了赌注,但五年后他真的做到了。

Preskill从根本上是同意拓扑量子计算可能会花费很长的时间,但他并不认同Dowling对该技术栈的冷嘲热讽,如果Dowling获胜,他将要求提供纽约风味的比萨饼和德国小麦啤酒。但是,Dowling本人承认他并不真的在乎下注的结果,如果输了,他会更高兴,因为输了意味着有人们制造了一台拓扑量子计算机。下注的重点是“以一种有趣的方式将社区集中在一个尚未解决的特定问题上”。

我国的量子计算机,超导量子技术栈50量子比特这个坎什么时候跨过,半年?1年?3年?5年?还是更久?让我们满怀希望,拭目以待!

 

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作者 Sophia Chen            编辑 Sakura