據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》10月25日?qǐng)?bào)道，“量子霸權(quán)”一石激起千層浪。10月24日，《自然》雜志刊發(fā)了谷歌公司的一篇論文。在該論文中谷歌表示，其開發(fā)出一款54量子比特?cái)?shù)（其中53個(gè)量子比特可用）的超導(dǎo)量子芯片“Sycamore”。基于Sycamore，谷歌對(duì)一個(gè)53比特、20深度的電路采樣一百萬(wàn)次只需200秒。目前最強(qiáng)的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit要得到類似的結(jié)果，則需要一萬(wàn)年?；谶@一突破，谷歌宣稱其率先實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。

谷歌CEO桑達(dá)爾·皮查伊與美國(guó)加州圣芭芭拉實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)谷歌量子計(jì)算機(jī)合影 圖丨視覺(jué)中國(guó)

在接受媒體采訪時(shí)，谷歌首席執(zhí)行官Sundar Pichai認(rèn)為，該研究成果對(duì)谷歌來(lái)說(shuō)具有里程碑式的意義，并將其與萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)相比。

真的“霸權(quán)”了嗎？

谷歌剛剛宣稱實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”，同樣在量子計(jì)算領(lǐng)域深耕的IBM就提出了質(zhì)疑。

IBM研究人員在發(fā)表的論文中寫道，谷歌在實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有充分挖掘超級(jí)計(jì)算機(jī)的潛力。如果按照IBM的方法來(lái)對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，僅需2.5天就能完成谷歌論文中量子計(jì)算機(jī)耗時(shí)200秒的任務(wù)。

對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國(guó)平表示，谷歌“一萬(wàn)年”結(jié)論的得出，是基于量子計(jì)算特性，相對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)效率提升“粗暴計(jì)算得出的數(shù)字”，并沒(méi)有考慮現(xiàn)在超級(jí)計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)刃阅苌系膬?yōu)化。

“量子霸權(quán)”這一概念最早由加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家John Preskill在2011年的一次演講中提出，也可翻譯為“量子優(yōu)越性”或“量子優(yōu)勢(shì)”。衡量量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的標(biāo)準(zhǔn)是：能比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更好地解決一個(gè)特定計(jì)算問(wèn)題。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子物理與量子信息研究部教授朱曉波稱，這是人類首次實(shí)驗(yàn)演示在一個(gè)計(jì)算復(fù)雜度被嚴(yán)格證明的問(wèn)題上，量子計(jì)算機(jī)相較于經(jīng)典計(jì)算機(jī)有著壓倒性優(yōu)勢(shì)，因此有著重要的里程碑式意義。

不過(guò)，他同時(shí)指出，由于谷歌此次只是將之應(yīng)用在某一個(gè)特定問(wèn)題上，且該問(wèn)題目前還沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值，因此不少同行認(rèn)為其稱自己實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”有過(guò)分夸大的嫌疑。有一派學(xué)者主張稱之為“量子優(yōu)越性”。

是否進(jìn)入計(jì)算新時(shí)代？

谷歌此次成果是否為人類開啟了計(jì)算的新時(shí)代？對(duì)此，專家們有著自己的理解。

“谷歌確實(shí)開辟了量子計(jì)算機(jī)的新紀(jì)元?！眹?guó)內(nèi)某知名高校物理系一位要求匿名的教授說(shuō)，當(dāng)量子計(jì)算機(jī)可以操控53個(gè)量子比特的時(shí)候，它就不再是個(gè)“玩具”了。

朱曉波亦認(rèn)為，盡管它距離發(fā)展成可實(shí)用的計(jì)算機(jī)還有很遙遠(yuǎn)的路要走，但這是量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)起點(diǎn)。

郭國(guó)平則認(rèn)為，Sundar Pichai關(guān)于“萊特兄弟試飛飛機(jī)”的類比還有一層含義。那就是，萊特兄弟首次成功試飛只離開地面飛行了12秒，這跟“蒸汽機(jī)剛發(fā)明出來(lái)時(shí)連小馬駒都跑不過(guò)”是一個(gè)道理。但是，從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用基礎(chǔ)研究，谷歌一直堅(jiān)持在做，這才是最重要的。

郭國(guó)平作了一個(gè)類比：“量子計(jì)算機(jī)好比剛誕生的熱兵器，使用火藥的熱兵器剛出現(xiàn)的時(shí)候，威力可能還不如弓箭等冷兵器。但是，在某一個(gè)點(diǎn)上，熱兵器勝過(guò)冷兵器一籌，從此以后可能就會(huì)走上快速發(fā)展的道路?！?

中國(guó)何時(shí)實(shí)現(xiàn)？

近年來(lái)，我國(guó)在量子計(jì)算相關(guān)領(lǐng)域的投入非?？捎^，并由此取得了諸多成果。

“我國(guó)在超導(dǎo)量子計(jì)算領(lǐng)域近年來(lái)進(jìn)展迅速。”朱曉波告訴記者，以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院物理所等為代表的單位先后創(chuàng)造了10個(gè)、12個(gè)、18個(gè)量子比特糾纏的新紀(jì)錄，在國(guó)際上已經(jīng)躋身一流的研究團(tuán)隊(duì)。

此外，清華大學(xué)、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所等高校院所，以及華為、騰訊、百度等企業(yè)，也在量子計(jì)算領(lǐng)域有相關(guān)研究或布局。

朱曉波表示，從公開發(fā)表的論文來(lái)看，在量子處理器所集成的數(shù)量以及性能等綜合指標(biāo)上，“我國(guó)與谷歌存在一定的差距，但并沒(méi)有明顯的代差”。

“我們前期已經(jīng)突破了20個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算技術(shù)，正在攻關(guān)50量子比特。如果能有效地組織起國(guó)內(nèi)的核心力量，并提供足夠的資源支撐，有望在兩三年內(nèi)迎頭趕上?！敝鞎圆ㄕf(shuō)。

在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有著深刻研制體會(huì)的郭國(guó)平則認(rèn)為，不能低估實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的工程技術(shù)難度。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)，很大一部分工作就是解決工程實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任郭光燦認(rèn)為，中國(guó)要在量子計(jì)算領(lǐng)域迎頭趕上，還需要做到兩點(diǎn)：一是改變現(xiàn)在分散的格局，因?yàn)椤坝螕魬?zhàn)競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)大兵團(tuán)”；二是摒棄以論文為導(dǎo)向的做法。

“以前經(jīng)費(fèi)投到量子計(jì)算機(jī)這個(gè)主流方向上的很少，必須大力投入。與此同時(shí)，如果以論文為導(dǎo)向的做法不改變，投入再多錢也難以趕上?！惫鉅N說(shuō)。