Google正式宣称已实现量子至上

上个月，量子计算界掀起了Google可能实现量子霸权的新闻。现在，同一篇论文的最终版本已在《自然》杂志上发表，正式声明了该草案迅速出现和消失所隐含的含义。谷歌辩称，它已经通过展示一种能够解决经典计算机无法在合理的时间内计算出的问题的量子计算机来实现所谓的量子至上。这绝对是毫无疑问的量子至上的时刻吗？

实现量子至上

为了实现量子霸权，Google需要证明量子计算机已经执行了一系列操作，而传统计算机实际上是无法实现的。存在一些问题，现代经典计算机无法在宇宙热死之前使用当今最著名的方法完成求解。

但是，科学家有一种烦人的趋势，即通过改进用于计算工作负载的基础算法来找到更快的方法来计算工作负载。编写最高效率的算法是一个非常复杂的主题，涉及从硬件平台的功能到用于生成基础代码的语言和编译器的所有内容。除了摩尔定律和其他硬件改进的影响之外，寻找新的快捷方式和更有效的解决问题的方法是我们提高HPC经典计算中分析复杂数据的速度的主要方法。

就在几天前，在Google的论文在《自然》杂志上正式发表之前，IBM 发表了一篇论文，声称有一种方法可以在经典机器上执行Google选定的工作负载。Google声称他们已经实现了量子霸权，因为该公司的“ Sycamore处理器大约需要200秒来采样一百万个量子电路实例一百万次-我们的基准测试表明，这相当于一台最先进的经典超级计算机的等效任务大约需要10,000年。”

Google表示，它通过执行在合理的时间内无法在经典系统上执行的计算来获得量子优势。IBM试图通过说不，谷歌实际上并没有实现量子霸权，从而削弱Google声称拥有量子霸权的能力，因为IBM估计它可以通过扩展超级计算机的特殊方式，使其能够在2.5天内完成相同的计算。

对于IBM而言，这是一个微弱的驳斥。一方面，谷歌在描述它已经完成的事情，而IBM在描述它已经理论化的事情可以完成。另一方面，站起一个量子计算机并说：“我们找到了一种比今天的经典计算机快得多的方法来执行任务。”仍然与更大范围的量子研究和改进有关。如果量子计算方面的工作刺激了导致更高效的经典计算算法的工作，那么就软件开发而言，这是双赢的。

通过参考数字计算的早期，可能更容易理解量子计算和经典计算之间的关系。尽管数字计算机最终超越了模拟计算机，但最早的数字计算机是基于机电的，基于中继的系统，比当今的模拟计算机要慢得多。在数字计算机完全取代制造领域之前，有一些重要的数模混合计算机利用了两个世界的最佳功能。

如果您从这个角度考虑，“数字霸权”并不是一个单一的事件。与数字计算机一样，模拟计算机在使用的几十年中得到了改进，例如，最好的模拟系统1960比1920年的最佳模拟计算机更快，功能更强大。但是，数字机器的速度更快，并且能够解决更广泛的问题。随着时间的流逝，数字计算机取代了模拟系统。

与数字与模拟相比，量子计算和经典计算之间的一个重要区别是，没有人期望量子计算机能够取代经典计算机。量子计算机需要液氮才能运行，无法将这种冷却设置复制到放在桌子下面或放在口袋里的盒子中。在这种情况下，我们不是在寻找相同的长期更换周期，但是我们应该期望，随着量子计算机和经典计算机的不断发展，经典计算机将能够继续解决以前无法解决的测试问题有效地进行计算。但是，量子计算机将以根本不同的方式来提高其在这些测试中的功能。

换句话说，即使有一个聪明的加速可以使这种特定解决方案在经典计算机上实现仿真，通用量子计算机中量子位数量的快速增长也将很快阻止此类解决方案的成功。随着可用量子位数量的增加，量子计算可以解决的问题数量也随之增加。

所以。Google是否绝对实现了量子霸权？到目前为止，情况看起来是这样的，尽管很多眼神敏锐的人将在未来的几天和几周内剖析这篇论文。但是，尽管IBM试图争辩说他们还没有，但是我看不到有很多科学家在回应这一说法。多年来，人们一直在质疑是否有可能建造一台量子计算机。如今，研究人员正在努力研究如何构建可以执行有用工作的机器。即使Google的论文被撤回，量子至高无上的问题似乎也很大程度上是“何时”而不是“是否”的问题。