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发帖数: 6504 | 1 谷歌要让全世界向量子霸权低头
Original 2017-06-15 Rachel Courtland
作者：Rachel Courtland
翻译：西瓜鱼
审校：山寺小沙弥
编者按
还记得5月3刷爆朋友圈的关于中国在光子和超导体系的量子计算机研究方面取得的一系
列突破性进展的成果发布会的新闻吗？其中重要一条是在超导线路上实现十个量子比特
的纠缠和逻辑操作。而且小编相信，中国也正在进行由更多量子比特构成量子计算机的
计划！
量子计算机一直以来都用于解决某些传统计算机无法完成——哪怕是最强的传统计算机
也不能胜任的特殊计算工作。如今，谷歌戈拉塔实验室的研究员们厚积薄发。有望最终
昭告世人：使用同种类型的量子比特（qubit），有朝一日能够建成大型量子计算机。
到今年年末，该团队计划将电路中集成的超导量子比特数进一步提升，构建7×7的量子
比特阵列。谷歌的研究员希望借助于这种量子集成电路，执行即使是最强超级计算机也
力有不逮的计算，从而展现所谓的“量子霸权”。
“多年以来我们一直在谈论，得益于量子力学原理，量子处理器将会是多么强大，但我
们想将其强大之处具体地展示出来。”项目组成员约翰·马丁尼如是说道。马丁尼是加
州大学圣芭芭拉分校的一位教授，于2014年加盟谷歌。
然而，物理学家们预计，由仅仅49个超导量子比特（49-qubit）构成的系统，远远不足
以解决那些催生了量子计算研究的复杂计算问题，舒尔算法即是其中一个例子。舒尔算
法是一种用于快速分解大数的计算方案，这种计算方案可以破解当代加密系统的基本构
成部分。近日马丁尼与同事们在《自然》杂志发表评论称：分解两千位的数字——这个
长度在公钥中并不罕见——预计需要由1亿个量子比特构成的系统运算一整天。马丁尼
表示，绝大多数的量子比特都用于构建特殊的量子态以执行计算与纠错，在成千上万的
物理组件中，只能形成大概一千个稳定的“逻辑量子比特”。
在谷歌的49量子比特的系统内并不存在特殊的架构，这就意味着要展现量子霸权，马丁
尼需要换个计算项目。为彰显这种芯片相比传统计算机的优越性，谷歌团队将会在量子
比特阵列上进行无序演化的运算并输出随机数。传统计算机在小系统内也能模拟出这类
输出。例如今年四月份，劳伦斯伯克利国家实验室报道称在29 petaflop（所谓
petaflop，是衡量计算机性能的一个重要单位，1petaflop等于每秒钟进行1千万亿次的
数学运算）级的超级计算机Cori上模拟出了45个量子比特的输出结果。但49个量子比特
级的量子计算机无疑将会挑战甚至突破传统超算的极限。
这种算法目前还没有明确的应用前景。不过马丁尼声称采用该算法并非只是展现量子霸
权。用于构建49量子比特阵列的量子比特同样可以构建更大的具备纠错能力的“通用”
量子系统，采用这类系统的芯片具备解密能力，从而提供有效的数据验证功能。
除此之外，马丁尼团队认为该算法在少纠错与无纠错计算系统中的潜力也有待发掘。“
如果这是真的，那就厉害了，我们的研究就可以立即投入使用而不必等有生之年了。”
马丁尼如是说，并猜想一个可能的应用方向是材料和化学反应的模拟。
谷歌近日在9×1 量子比特阵列上进行了这一算法的试运行，并在一个2×3阵列上对某
些制备技术进行了测试。系统量子比特数目的扩展会分阶段进行。“这是一个颇具挑战
性的工程难题”，马丁尼表示，“我们必须在扩展系统量子比特数目的同时，保证这些
量子比特正常工作，决不允许出现高错误率和信息失真，但这两个要求——扩展系统和
保持低错误率可以说是互相矛盾的。”尽管如此，他和他的团队坚持认为有办法把系统
扩展到50个量子比特以上而无需纠错。
谷歌在大规模无纠错量子系统领域并非一枝独秀。三月份，IBM公布了一项在未来几年
内搭建一套超导量子比特系统的计划，同样约为50个量子比特，并开放云服务。“50是
个神奇的数字，”IBM主管该领域的副总裁鲍勃·苏特声称，50是标志着量子计算机在
某些领域内超越传统计算机的转折点。
据德克萨斯大学的斯科特·亚伦森教授所言，在D-Wave系统公司开展商用量子计算机业
务后，超导量子比特的质量大为提升。该公司总部位于加拿大的本拿比，宣称自家的量
子计算机能提供比传统计算机更快的运算速度。但亚伦森认为他们的豪言壮语有待商榷
。而相比之下，谷歌团队的工作显然志在“一目了然，毋庸置疑”地展现量子计算机的
霸主地位。
在亚伦森教授看来，50个量子比特左右的芯片能有何具体应用尚不明确，能否将系统进
一步扩大而无需纠错也暂且未知。话虽如此，他还是断定量子霸权计划会成为人类尝试
建造大型通用量子计算机而获得的重要成果，是一项里程碑式的工作。“对我来说，能
够确定这个世界的运行方式就已经是一件很有意义的事情了。更何况这计划本身就源于
一项终将造福人类的技术，那么我们为什么不把它推进下去呢？” | c*******9
发帖数: 9032 | | n********g
发帖数: 6504 | 3 7x7的量子阵列...从而展现所谓的“量子霸权”。
近日马丁尼与同事们在《自然》杂志发表评论称：分解两千位的数字——这个长度在公
钥中并不罕见——预计需要由1亿个量子比特构成的系统运算一整天。
现在没人用2048位密钥了，16384位都不罕见。
【在 c*******9 的大作中提到】
: 牛皮在哪？
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