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科学家称量子至上主义不太可能

  • 产经
  • 2020-04-07 11:22:32
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谷歌在今年秋天宣布它已经证明了“量子至上性”(quantum supremacy),这是大张旗鼓。也就是说,它执行特定的量子计算要远远快于最好的经典计算机所能达到的速度。IBM迅速批评了这一说法,称其自己的经典超级计算机可以以几乎相同的速度并以更高的保真度执行计算,因此,对Google的声明应“引起极大的怀疑”。

这不是第一次有人对量子计算产生怀疑。去年,法国蒙彼利埃大学的理论物理学家米歇尔·戴亚科诺夫(Michel Dyakonov)在电气和计算机工程学的旗舰期刊IEEE Spectrum的一篇文章中提出了许多技术原因,使得实用的量子超级计算机永远无法建成。

要了解原因,您需要了解量子计算机的工作原理,因为它们与经典计算机根本不同。

经典计算机使用0和1来存储数据。这些数字可能是电路中不同点上的电压。但是量子计算机可以处理量子比特,也称为量子比特。您可以将它们描述为与幅度和相位相关联的波。

量子位具有特殊的性质:它们可以重叠存在,它们同时为0和1,并且它们可能会纠缠在一起,因此即使它们之间相距很远,它们也具有共享的物理性质。这是古典物理学世界中不存在的行为。该叠加消失,当实验者相互作用与量子态。

由于叠加,具有100量子位的量子计算机可以同时表示2100个解决方案。对于某些问题,可以利用这种指数并行性来创造巨大的速度优势。例如,某些密码破解问题可以在量子机器上以指数方式更快地解决。

量子计算还有另一种较窄的方法,称为量子退火,其中使用量子位来加速优化问题。总部位于加拿大的D-Wave Systems已建立了为此目的使用量子比特的优化系统,但批评家还声称这些系统并不比经典计算机更好。

无论如何,公司和国家都在量子计算上投入了大量资金。中国已经开发了价值100亿美元的新量子研究设施,而欧盟已经制定了10亿欧元(11亿美元)的量子总体计划。美国的《国家量子计划法案》提供了12亿美元,用于在五年内促进量子信息科学的发展。

破解加密算法对于许多国家/地区来说是一个强大的动力-如果他们能够成功地做到这一点,它将为他们带来巨大的情报优势。但是这些投资也促进了物理学的基础研究。

许多公司都在推动制造量子计算机,包括谷歌和IBM以及英特尔和微软。这些公司正在尝试构建可复制经典计算机电路模型的硬件。但是,当前的实验系统只有不到100量子比特。为了获得有用的计算性能,您可能需要具有数十万个量子位的计算机。

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