谷歌的量子霸權標誌著計算技術的巨大進步
谷歌正在推動文明向量子計算靠攏，這一發展將改變計算，很可能改變世界。谷歌開發的一款名為Sycamore的量子計算機在幾秒鐘內解決了一個“普通”超級計算機需要1萬年才能解決的問題。
量子計算時代已經來臨了嗎？谷歌實現了“量子霸權”嗎量子計算對你意味著什麼？
什麼是量子計算(quantum computing)？
量子計算從根本上改變了計算機使用量子物理處理數據的方式。
常規的半導體處理器（比如筆記本電腦或智能**中的處理器）使用“位”信息。位以1或0的形式存在，有點像一個開關。在傳統硬件上，位只能以1或0的形式存在。
量子計算機使用被稱為“量子位”的量子位，一個量子位可以同時以1和0的形式存在。量子比特保持其狀態為1和0的能力是量子計算的核心原則，被稱為疊加。
疊加允許同時進行多個計算。但要做到這一點，量子比特必須使用一種稱為糾纏的量子效應來同步。
還不確定？這是用60秒解釋的量子計算。
什麼是量子霸權(quantum supremacy)？
雖然這聽起來像是詹姆斯·邦德（jame**ond）一部動作片的名字，但量子霸權更具突破性。量子至上是指量子計算機比經典計算機更快地完成計算的時刻。
谷歌聲稱他們的梧桐量子處理器首次實現了量子霸權。由加州大學實驗物理學家約翰·馬丁尼（John Martinis）領導的研究小組將量子處理器設定為隨機採樣任務。抽樣任務產生一組具有真正隨機分佈的數字。
馬丁尼斯實驗室研究生布魯克斯·福克斯說：“目前估計為10000年的經典模擬時間很可能會通過改進的經典硬件和算法來縮短。但是，由於我們目前速度是1.5萬億倍，我們對這一成就的主張感到很舒服。”
谷歌取得了量子霸權嗎？
美國宇航局網站上洩露的這篇詳細介紹量子霸權實驗的論文。雖然它很快就下線了，但由於其大膽的主張，吸引了很多人的目光。這篇論文隨後正式發表在科學期刊《自然》上。
然而，IBM對此並不信服。
在正式發佈googlequantumsupremy論文的前幾天，IBM發表了一篇論文，聲稱如果有時間對超級計算機進行擴展，同樣的性能提升也可以在經典硬件上工作。因此，雖然谷歌認為它已經取得了量子優勢，但IBM卻認為它還沒有，因為如果在給定的時間內，它理論上可以延長他們在橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratories）的Summit超級計算機，在“大約兩天半”內完成同樣的任務
IBM的說法並非沒有根據，儘管在整個科學和計算界沒有得到迴應。
谷歌的報紙報道了一個巨大的進步。我們看到了精彩的**、精彩的診斷、對所有細節的真正關心，這些都使這項技術取得了進展，”物理研究所所長、量子技術戰略諮詢委員會董事會成員彼得·奈特爵士說。
“儘管如此，論文中還是有一些假設。與谷歌一樣，IBM也非常仔細地研究了超級計算經典模擬的不同方式，以檢驗“計算至上”的理念。在quantum社區有機會對使用Sycamore芯片的實驗數據進行路試之前，谷歌在這方面取得了多大的成就，仍然是一個懸而未決的問題。但科學的進步是靠挑戰性的假設來實現的，我希望能看到更多這樣的東西。”
在IBM能夠提供證據證明Summit超級計算機能夠在合理的時間內完成相同的測試之前，谷歌已經取得了量子優勢。
量子至上對你意味著什麼？
在短期內，量子霸權和量子計算對普通計算機用戶來說意義不大。量子計算是一個迭代過程。谷歌的發展是一個令人興奮和耐人尋味的進步。但是，正如現代計算需要時間一樣，量子計算也需要時間。
第二件要考慮的是量子計算機需要大量的冷卻。量子計算機需要液氮才能工作。無法複製將量子計算引入智能**或筆記本電腦所需的冷卻量。這項技術並不存在。
關於第一點，這是一個長期目標。第一批計算機只有一個房間那麼大，需要一整組科學家來運行和編程。量子計算也處於同一階段。
其他人則懷疑量子計算是否會取代傳統的半導體計算。摩爾定律規定，處理器中的晶體管數量每兩年會翻一番，計算能力也隨之提高。（這並不意味著處理能力會提高，這是對法律的誤解。）
這一預測在過去40年裡被證明是正確的，儘管戈登·摩爾本人相信“在未來10年左右”進步將達到飽和
即使基於半導體的處理器最終或可能放緩，處理能力仍將繼續提高。英特爾前首席執行官布萊恩·克扎尼奇（Brian Krzanich）證實，英特爾的處理器規模“比兩年更接近兩年半”，但該公司將繼續追求處理器能力的提升。
當摩爾定律結束時，量子計算只是經典半導體處理的一種替代方法。
什麼是內文定律(neven's law)？
內文定律決定了量子處理器的發展速度，並以谷歌量子人工智能實驗室主任哈特穆特·內文的名字命名。
內文定律指出，量子處理能力將以雙指數的速度增長——這是驚人的快。例如，處理能力增長了2^2^1（4），然後是2^2^2（16），然後是2^2^3（256），然後是2^2^4（65536），依此類推。使用這種格式，您可以看到處理速度將如何快速大幅提高。
量子霸權就在這裡
谷歌的量子霸權發展是突破性的。儘管IBM努力破壞量子計算的發展，但谷歌仍在推動量子計算的發展。如果科學家們能對谷歌的說法提出異議，那麼谷歌的進程和發展將變得更加強大。
量子計算是許多人難以處理的計算和科學領域。這些想法相當抽象和龐大，結果難以處理，影響未知。
也就是說，量子計算將影響的一些領域是眾所周知的。量子計算機可能意味著我們所知的密碼學的終結。這種影響影響著每個人。
圖片來源：Erik Lucero/谷歌Quantum Supremy
- 發表於 2021-03-19 18:45
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