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短评:Google“量子霸权”

量子霸权,是由MIT John Preskill教授首先提出来的,他提出这个概念是指:我们需要找到某一个计算问题,在这个问题上量子计算机能很轻松的解决,而经典计算机会非常的困难。这样的一个计算问题可以不要求,其具有一定实际意义的,(也即不需要解决实际问题的)。但是一定要充分展现量子计算机的计算能力。量子霸权便是实现通用量子计算机的重要的里程碑。也就是说,我们实现了量子霸权,在今后的进一步的扩展的道路上没有原理上的障碍。

短评:Google“量子霸权”

图1.谷歌发表在《Nature》杂志的文章首页

       Google这篇文章,发表在全球的顶尖期刊《Nature》,且经过充分的同行评议(包括算法专家,量子计算专业)。该论文,及其长达58页的补充材料,首先在量子部分是没有问题的,而且IBM对谷歌的53 比特的量子计算部分也没有质疑的,其主要的质疑点在经典计算——用经典计算机去模拟这部分。IBM研究人员认为,google在用经典计算机模拟的时候,没有充分的考虑经典计算机的可用资源。如:硬盘、GPU等,如果把这些资源考虑进去的话,我们是可以对53或者说54个量子比特做充分的模拟的。他们给出了一份非常详细的一个例程,然后得出来的结论就是:做同样的计算,如果经过优化之后,大概需要2.5天。虽然说现在已经实现了,量子霸权。但是google采用的随机量子电路的算法,是无法解决任何的一个实际问题,要想到到达真正的量子计算应用场景,还需要一段很长的路要走。我们知道,Google,IBM,他们在之前提出过量子摩尔定律——指的是量子体积,随着时间大概会每两年翻一倍。如果以这样的量子时代的摩尔规律去估算的话到真正让量子计算产生实际应用的话,至少需要5年左右的时间。

短评:Google“量子霸权”图2. IBM质疑Google量子霸权的文章

       当前国内的一些高校,如中科大,浙大等,也先后做出了20个比特左右的量子处理器,跟国际上商业巨头比有一定的差距,但是差距不大。现阶段,中国对量子计算研究的投入非常可观,其发展也相当迅速,我们相信中国在两年之后可以实现“量子霸权”,甚至比IBM,Google做的更好。当然也有,网上段子开玩笑的说:“IBM对Google的量子霸权的质疑,无非就是商业伎俩,赚个噱头,拉涨股票….”,对此作者不做评论。我想能发表在顶尖的学术期刊上,且充分经过的同行评议,这就是一个无声而又有力的回应。

参考资料:

[1]Quantum supremacy using a programmable superconducting processor | Nature  https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5

[2][1910.09534] Leveraging Secondary Storage to Simulate Deep 54-qubit Sycamore Circuits https://arxiv.org/abs/1910.09534

 

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