先验地,我们说谷歌或许在计算方面实现了本世纪的突破。它的 Sycamore 量子处理器可以在短短 3 分 20 秒内成功完成最强大的超级计算机(即 IBM Summit)需要 10,000 年才能完成的计算。
成功于量子计算在经典计算中不可能实现的是物理学家约翰·普雷斯基尔 (John Preskill) 在 2012 年提出的“量子霸权”的定义。这是各国科学家多年来一直试图实现的圣杯。这将是世界首例……但必须非常谨慎地对待这一消息,因为它尚未得到谷歌的正式确认。这并不是唯一令人烦恼的细节。
实验室实验
这一切都始于美国宇航局网站上发表的一篇科学文章,但该文章现已消失。英国报纸金融时报不过还是有时间去咨询一下。在文中,研究人员自己谈到了“重要的一步”。
问题是谷歌顽固地拒绝评论和证实这一消息。人们开始听到人们正确看待这一壮举的声音。首先是 IBM 研究总监达里奥·吉尔 (Dario Gil),他是谷歌在量子计算竞赛中的强劲竞争对手。对于他来说,已经完成的事情是“一项实验室实验,旨在主要(而且几乎肯定是专门)实施非常具体的量子采样程序,但没有实际应用”。谷歌的系统将被设计为处理单一的、非常具体的计算。因此,它还远未构成真正的可编程和多功能计算机。在实现之前还需要取得很多进展能源、机器学习或新材料领域的工业应用。
稳定量子态
请记住,量子位 (qubit) 与经典位不同,因为它们由两个基本状态(0 和 1)的量子叠加组成。通过将它们链接在一起,它们的状态数量呈指数级增加,这使得立即计算数百万种可能性成为可能。最大的问题是叠加的量子态非常不稳定。
因此,谷歌成功地稳定了 53 位量子结构,足以进行大规模计算。仍根据金融时报,这将大大减少它们之间量子位的干扰,从而降低错误率。并且还证明了他的系统中的错误是不同的并且彼此不相关,这为有一天适用于更复杂系统的校正技术开辟了道路。
谷歌将其量子计算项目委托给了加州大学圣巴巴拉分校的实验物理学家约翰·马蒂尼斯 (John Martinis)。它的目标是到 2017 年实现量子霸权。在第一个连接 72 个量子位的系统之后,John Martinis 的团队最终采用了更简单的 53 位设计。