谷歌的量子計(jì)算機(jī)。該公司在周三發(fā)表的一篇論文中表示，這臺(tái)機(jī)器只需要幾分鐘就能完成一項(xiàng)復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，而超級(jí)計(jì)算機(jī)完成這項(xiàng)任務(wù)至少需要一萬(wàn)年。
谷歌周三在舊金山表示，該公司已經(jīng)取得了一項(xiàng)人們期待已久的突破，被稱為“量子霸權(quán)（quantum supremacy）”，它可以讓新型計(jì)算機(jī)以當(dāng)今技術(shù)無(wú)法想象的速度進(jìn)行計(jì)算。
在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文中，谷歌表示，其位于加州圣巴巴拉的研究實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)獲得了一個(gè)里程碑式的成果，這是科學(xué)家們自上世紀(jì)80年代以來(lái)一直在努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：它的量子計(jì)算機(jī)完成了一項(xiàng)用當(dāng)前技術(shù)無(wú)法完成的任務(wù)。
谷歌在其論文中表示，在目前的技術(shù)水平下，一個(gè)最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)在1萬(wàn)年內(nèi)的時(shí)間里無(wú)法完成的數(shù)學(xué)計(jì)算，其新型量子計(jì)算機(jī)只要在3分20秒內(nèi)就能夠完成。
科學(xué)家們將谷歌的此次宣布比作1903年萊特兄弟的第一次飛行。這證明了一些事情確實(shí)是可能的，盡管它可能要過(guò)很多年才能真正實(shí)現(xiàn)。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Scott Aaronson說(shuō)：“最初的萊特飛行器并不是一架有用的飛機(jī)，但它的目的是為了證明人類能夠飛上天空這一點(diǎn)。而它也確實(shí)證明了這一點(diǎn)。”
量子計(jì)算機(jī)是對(duì)一種被稱為量子力學(xué)的物理學(xué)經(jīng)過(guò)了一個(gè)多世紀(jì)研究才發(fā)明出來(lái)的，它的運(yùn)行方式與普通計(jì)算機(jī)完全不同。它依賴于一些物體在亞原子水平或暴露在極冷環(huán)境下時(shí)令人難以置信的運(yùn)行方式，比如金屬在谷歌的設(shè)備里冷卻到零下460度后的運(yùn)行方式。
研究人員相信，總有一天，這些設(shè)備可能會(huì)推動(dòng)人工智能的發(fā)展，或者輕而易舉地推翻保護(hù)對(duì)國(guó)家安全至關(guān)重要的計(jì)算機(jī)的加密技術(shù)。正因?yàn)槿绱耍绹?guó)和中國(guó)政府將量子計(jì)算視為國(guó)家安全的優(yōu)先事項(xiàng)。
但首先，科學(xué)家必須證明可以建造這樣的機(jī)器。一些研究人員警告說(shuō)，不要對(duì)谷歌的里程碑太過(guò)興奮，因?yàn)樵诹孔佑?jì)算機(jī)能夠走出研究實(shí)驗(yàn)室之前，還有很多工作要做。到目前為止，一個(gè)量子計(jì)算機(jī)成本達(dá)到了數(shù)百萬(wàn)美元。
包括微軟、英特爾、IBM以及谷歌在內(nèi)的許多科技業(yè)巨頭都在爭(zhēng)奪量子計(jì)算領(lǐng)域的一席之地。最近的一項(xiàng)研究顯示，風(fēng)險(xiǎn)投資家已經(jīng)向探索這項(xiàng)技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)投資了超過(guò)4．5億美元。
中國(guó)在國(guó)家量子實(shí)驗(yàn)室上投入了4億美元，近年來(lái)獲得的量子專利幾乎是美國(guó)的兩倍。特朗普政府今年也推出了自己的國(guó)家量子計(jì)劃，承諾將在包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的量子研究上投入12億美元。
傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通過(guò)處理信息的“位”來(lái)進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)位包含1或0。幾十年來(lái)一直如此。
理解量子計(jì)算機(jī)的不同之處需要一個(gè)哲學(xué)上的飛躍。你需要先接受這樣一個(gè)概念：當(dāng)一個(gè)物體非常小或非常冷時(shí)，它可以同時(shí)表現(xiàn)得像兩個(gè)不同的物體。
通過(guò)利用這種不同尋常的表現(xiàn)行為，科學(xué)家們可以構(gòu)建一個(gè)量子比特，或稱量子位，存儲(chǔ)1和0的組合。兩個(gè)量子位可以同時(shí)容納四個(gè)值。隨著量子位元數(shù)量的增長(zhǎng)，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力也會(huì)成倍增長(zhǎng)，使得今天的超級(jí)計(jì)算機(jī)看起來(lái)就像玩具一樣。
科學(xué)家在20世紀(jì)80年代首次描述了這一想法，但量子位元是脆弱的。即便是把幾條線連在一起，也可能需要數(shù)年的工作。在過(guò)去的幾十年里，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)各種各樣的技術(shù)致力于量子計(jì)算，包括圍繞光粒子或電磁場(chǎng)建立的捕捉微小帶電粒子的系統(tǒng)。
大約20年前，日本的研究人員開(kāi)創(chuàng)了“超導(dǎo)量子位”的先驅(qū)。
這種方法已經(jīng)顯示出了極大的前景，IBM、谷歌和Intel都開(kāi)展了一些有關(guān)該方法的項(xiàng)目。這些計(jì)算機(jī)看起來(lái)一點(diǎn)也不像普通的計(jì)算機(jī)。它們由巨大的圓柱形金屬和扭曲的電線組成，并被放入不銹鋼冰箱中。你向計(jì)算機(jī)發(fā)送信息，就像你向傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)芯片發(fā)送信息一樣，然后接收計(jì)算結(jié)果。
谷歌的論文發(fā)表后，一時(shí)成為了互聯(lián)網(wǎng)上的討論的熱點(diǎn)，但很快在9月下旬該論文就在網(wǎng)上消失了。但這一短暫的露面足以激怒競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手公司的研究人員，他們認(rèn)為這家硅谷巨頭正在夸大自己的成就。
周一，IBM先發(fā)制人，在一篇博客中駁斥了谷歌聲稱的量子計(jì)算無(wú)法由傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)完成的說(shuō)法。IBM認(rèn)為，從理論上講，這項(xiàng)計(jì)算可以在目前的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行不到兩天半，而不是夸張的一萬(wàn)年。
“這不是最終和絕對(duì)碾壓目前經(jīng)典計(jì)算機(jī)的技術(shù)。”紐約約克敦高地IBM研究實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人Dario Gil表示。該公司正在美國(guó)建造自己的量子計(jì)算機(jī)。
其他研究人員對(duì)這一里程碑并不予理會(huì)，因?yàn)檫@項(xiàng)計(jì)算相當(dāng)深?yuàn)W。它通過(guò)量子實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，而量子實(shí)驗(yàn)不一定適用于其他事物。
盡管IBM對(duì)谷歌是否真的完成了這么多工作提出了質(zhì)疑，Gil博士認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)確實(shí)離現(xiàn)實(shí)越來(lái)越近了。他說(shuō)：“到2020年，我們將能夠?qū)⑺鼈冇糜谏虡I(yè)和科學(xué)研究”。
與許多在企業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的前沿工作一樣，谷歌的量子研究植根于學(xué)術(shù)界。2014年，谷歌聘請(qǐng)了一組物理學(xué)家，他們之前幾年在加州大學(xué)圣巴巴拉分校從事量子計(jì)算研究。
研究人員將于周三晚些時(shí)候與記者討論他們的工作。
當(dāng)谷歌的論文發(fā)表時(shí)，它回應(yīng)了IBM關(guān)于其量子計(jì)算可以在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的聲明。谷歌的一位發(fā)言人在一份聲明中說(shuō)：“我們已經(jīng)脫離了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，進(jìn)入了一個(gè)完全不同的領(lǐng)域。我們歡迎推進(jìn)模擬技術(shù)的提議，盡管在真正的超級(jí)計(jì)算機(jī)上測(cè)試它們很重要，就像我們已經(jīng)做過(guò)的那樣。”
谷歌量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算是用來(lái)證明一個(gè)復(fù)雜量子系統(tǒng)是可靠的一種方法。該公司還認(rèn)為，它產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)可能有實(shí)際用途。
南加州大學(xué)專門從事量子計(jì)算研究的教授Daniel Lidar說(shuō)，隨著時(shí)間的推移，這些機(jī)器將會(huì)變得越來(lái)越好，它們可能有助于改進(jìn)密碼學(xué)，甚至有助于制造新藥物或新材料。
他說(shuō)：“這將是一件大事，它在許多不同的地方都有所應(yīng)用。”
Lidar博士說(shuō)，他預(yù)計(jì)其他科學(xué)家會(huì)試圖反駁谷歌的說(shuō)法。但有些人認(rèn)為，這種近乎神話般的裝置對(duì)所有研究人員都有更廣泛的好處。
Chad Rigetti說(shuō)：“谷歌的成就不僅是谷歌的一個(gè)重大成就，也是更廣泛的科學(xué)界的一個(gè)重大成就，”
他說(shuō)：“用不了多久，量子計(jì)算機(jī)就能夠用于解決與商業(yè)相關(guān)的問(wèn)題了。”