消息：可編程量子計(jì)算機(jī)再現(xiàn)“量子霸權(quán)”

英國(guó)《自然》雜志23日發(fā)表的一篇論文中，谷歌公司演示了量子霸權(quán)——一臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)超越了最快的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)。該量子系統(tǒng)只用了約200秒就完成了經(jīng)典計(jì)算機(jī)大約需要1萬(wàn)年才能完成的任務(wù)。評(píng)論文章稱這一成就為量子計(jì)算的重大里程碑事件。

量子計(jì)算的一個(gè)目標(biāo)是以指數(shù)級(jí)倍數(shù)超過(guò)傳統(tǒng)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的速度執(zhí)行特定計(jì)算任務(wù)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要克服許多挑戰(zhàn)，比如在產(chǎn)生較大計(jì)算空間的同時(shí)保證計(jì)算錯(cuò)誤率低，以及設(shè)計(jì)一種經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以處理，但量子計(jì)算機(jī)可以輕松完成的基準(zhǔn)測(cè)試。

美國(guó)谷歌AI量子和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的研究團(tuán)隊(duì)，此次描述了實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)所取得的技術(shù)進(jìn)展。他們研制了一臺(tái)由54個(gè)量子比特組成的處理器，該處理器利用量子疊加和量子糾纏實(shí)現(xiàn)的計(jì)算空間與經(jīng)典比特所能達(dá)到的相比，實(shí)現(xiàn)了指數(shù)級(jí)的增加。由于有1個(gè)量子比特?zé)o法有效工作，處理器實(shí)際只用了53個(gè)量子比特。

研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的糾錯(cuò)流程可以保證較高的運(yùn)算保真度(高達(dá)99.99%)。為了測(cè)試該系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)對(duì)量子電路產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行采樣的任務(wù)。對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，這一任務(wù)的難度會(huì)隨量子電路中量子比特?cái)?shù)的增加而增加。最后，量子處理器在200秒左右的時(shí)間內(nèi)從量子電路中采集了100萬(wàn)個(gè)樣本，而一臺(tái)尖端超級(jí)計(jì)算機(jī)大約需要1萬(wàn)年的時(shí)間才能完成這一任務(wù)。

在同時(shí)發(fā)表的“新聞與觀點(diǎn)”文章中，科學(xué)家評(píng)論稱，“對(duì)世界領(lǐng)先的超級(jí)計(jì)算機(jī)……實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)無(wú)疑是一項(xiàng)了不起的成就”。但文章也指出，在量子計(jì)算機(jī)投入實(shí)際應(yīng)用前還需開(kāi)展更多工作，比如實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的容錯(cuò)運(yùn)算。