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| 本文作者： 包永刚 | 2018-05-21 18:00 |
谷歌新发布的Bristlecone芯片或许足以谷歌的量子计算研究人员策划一场派对，但来自中国的竞争对手阿里巴巴的新成果可能会使其派对推迟。中美公司在一个前沿的物理边界上的竞争表明，国家以及公司之间的竞争越来越激烈，它们都希望能够创造一种新型的难以想象的强大电脑。
现代计算机使用以比特为单位的“1”或“0”表示数据，称为经典比特。量子计算机用微妙的量子力学效应来表示比特数据“0”和“1”，量子比特也由此出现，但量子力学效应在20世纪初期使爱因斯坦和其他物理学家困惑不解。另外，量子力学效应只在极低的温度和特别细微的范围内才能被检测到，这使得量子比特获得了一种叠加状态，即同时有效地表示 “1” 和 “0”，进而允许量子计算机在进行复杂计算时可以走捷径。有证据量子计算可以帮助进行化学模拟，谷歌和其他一些人认为机器学习也能得到提升。
谷歌的量子霸权计划
今年3月，谷歌推出一款名为Bristlecone的芯片，目标是成为量子计算的里程碑。谷歌称，Bristlecone是第一个具有超越任何传统计算机计算能力的量子计算系统 ，这将成为“量子霸权（Quantum supremacy）”的标志，量子霸权指的是量子计算设备在实现某一个应用上超越最厉害的传统计算机。该研究团队的领导人John Martinis还表示，它今年可能会实现“量子霸权”，更新了此前在2017年实现量子霸权的预测。
Google的Bristlecone芯片拥有超导电路制成的72个量子比特，是迄今为止最大的量子芯片，超过了IBM的50量子比特和英特尔的49量子比特。谷歌的研究人员计算出这足以在超过任何范围的常规电脑的情况下运行一个精心挑选的演示问题，实现量子霸权。
自2006年起，Google一直致力于量子计算，最初使用加拿大D-Wave的硬件。2014年，Google将整个加州大学圣芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）研究团队的全部十几个人都纳入麾下，包括研究团队领导人John Martinis，并建立了自己的量子硬件实验室。
不过谷歌最近关于实现量子霸权的言论让该领域的其他一些人感到厌烦，他们认为建立里程碑是一个决定性的时刻，这样的表述可能会夸大量子计算机实际的发展进程。英特尔首席技术官Mike Mayberry本周告诉WIRED，他认为该技术是一项为期10年的项目。IBM表示它可以在五年内成为“主流”。
阿里巴巴的质疑与谷歌的反驳
对于谷歌将在2018年实现量子霸权的乐观态度，阿里巴巴的研究成果提出了质疑。阿里巴巴的研究人员利用一系列功能强大的服务器来模拟Google新芯片的运作，并对美国公司已发布的计划提出挑战。结果提醒人们，现有的计算机架构的性能还未完全发挥出来，并暗示谷歌计划用其量子芯片进行演示的结果不会超过传统计算机。阿里巴巴量子实验室主任施尧耘说：“很多人都希望这款处理器能够实现量子霸权，但我们的结果表明，这种期待可能过于乐观。”他表示阿里巴巴是通过设计更好的方法，即将模拟量子计算操作的任务划分给许多共同工作的计算机获得的成果。
阿里巴巴的研究结果让科罗拉多大学的教授Graeme Smith发出了一条由一串“哇”组成的评论。Smith告诉WIRED，谷歌的Bristlecone似乎是最有能力的量子芯片，但阿里巴巴的研究结果表明这种芯片的错误率仍然过高。他说：“这表明我们不会在短时间内看到他们实现量子霸权。”
阿里巴巴量子研究人员新的结果表明，谷歌发布的Bristlecone计划无法实现量子霸权。他们认为，需要更低错误率的芯片。对此，在一封电子邮件中，谷歌研究员Sergio Boixo告诉WIRED他欢迎这样的研究，但关于这篇论文的结果有很多“问题”。其他人认为它们是值得注意的。 “游戏规则已经开始改变了。”南加州大学教授Itay Hen说。
Google的Boixo还反驳说，阿里巴巴的模拟的方法不够详细无法作为最后的结论。更好的模拟方法，比如阿里巴巴的研究也是谷歌一直致力于研究测试量子霸权的新方法的原因，Boixo称其不应该要求大规模的硬件升级。南加州大学的Hen说：“这反过来会刺激研究人员试图从传统计算机中榨取更多性能。我确信游戏规则会发生改变。”
量子霸权竞争加剧
实现量子霸权将是一项科学突破，而不是量子计算机准备好规模应用的证明。不过实现量子霸权有助于谷歌在激烈的竞争中立足。IBM，英特尔和微软等竞争对手想要将量子计算机出租或出售给戴姆勒和摩根大通等公司，这些公司正在探索用机器如何改进电池和成本的模型。
据雷锋网了解，IBM 在2016 年就开发出了具有 5 位量子比特的量子计算机，并把它提供出来作为量子计算云服务供研究者使用。2017 年 11 月，IBM 又宣布发布新型的 20 位量子比特的量子计算机。IBM 还表示，他们的研究人员们已经成功开发出了一台 50 位量子比特的原型机，以往观点认为达到 50 位量子比特的量子计算机就可以模拟传统计算机的所有操作
微软在2016年宣布计划斥巨额资源开发量子计算机的原型产品。2018年3 月 29 日凌晨微软宣布发现马约拉纳费米子的存在证据，下一步会将费米子转化为量子，并希望在今年年底实现这一目标，在 5 年内向其他企业提供可用的量子计算机。
对量子计算最大的赌注恐怕来自英特尔，2015 年英特尔宣布将向荷兰代尔夫特理工大学的量子技术研究项目 QuTech 投资 5000 万美元。英特尔专注于硅量子点技术经常被称作人造原子。
阿里巴巴在量子计算领域的崛起非常迅速，阿里巴巴在 2015 年开始关注量子计算，并和中科院合作成立了亚洲首个量子计算实验室。2018 年2月中科院量子信息与量子科技创新研究院与阿里云宣布，11 量子比特超导量子计算服务在量子计算云平台上线。2018年5月，阿里巴巴量子实验室施尧耘团队宣布成功研制当前世界最强的量子电路模拟器，名为太章。
阿里的迅速崛起显示出中国的技术雄心，腾讯和百度也先后于2017年和2018年开始对量子计算的研究。雷锋网也了解到，中国政府已承诺投入100亿美元建设一座新的国家量子实验室。
当然，这些项目是日益增长的国际竞赛的一部分：欧盟正计划在量子研究领域投资11亿美元。美国方面，尽管白宫办公室的科学和技术政策在特朗普的领导下大幅缩水，但该研究团队在12月获得了第一位量子计算专家，来自于马里兰大学的研究员ake Taylo。
阿里巴巴的施尧耘并不否认量子霸权的重要性，但他建议谷歌和其他量子计算研究人员应该更加冷静。他说：“对于设备物理学家来说，担心什么时候到达霸主地位就像是担心你的孩子什么时候会比你的狗更聪明一样，只要你专注照顾好他，事情就会发生，即便你不确定是在什么时候。”
雷锋网编译，via wired
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