物理学家说，谷歌的量子计算机还远远实用

N关于量子物理的小道消息，法兰克福研究所的理论物理学家Sabine Hossenfelder告诉我，谷歌将在下周宣布一件特别的事情:他们的论文是关于实现量子优势的，一种超越传统对手的量子计算机的实现。关于量子霸权的讨论可能听起来很熟悉，因为9月中旬，美国国家航空航天局(NASA)无意中上传了一份过时的《量子力学》纸在它的“技术报告”服务器上发布，但在此之前它已经在网络上引起了轩然大波。这也难怪:谷歌及其公司声称他们的量子计算机可以在200秒内完成一台超级计算机需要1万年才能完成的工作。

超级计算机和量子计算机的关键区别在于它们存储信息的方式。对于前者，就像任何传统计算机一样，它是二进制位，1和0;对于后者，这是一个量子比特的问题，它可以假设0和1的任何排列。不，这并不意味着一个量子比特可以像薛定谔的猫一样，同时是两个矛盾的东西——生的和死的，或者，在这种情况下，既是0又是1。作为理论计算机科学家，量子比特才是斯科特Aaronson有益把它在他的博客“shtetel - optimized”中，这是一个“这个和那个的复杂线性组合”，也就是0和1。“也许这个，也许那个”最接近粗略的估计。“然后你就可以定义一个[量子计算机]，”阿隆森说，“简单地说，就是一个可以利用这种新的‘可能’的计算机:这种计算机在20世纪20年代被发现，涉及到复数，存在于宇宙中。”

“量子霸权”是一个划时代的短语。

为什么利用这个“也许”授予量子计算机霸主地位？“给你的量子计算机如何能够做更多的事的想法，想一想：一个可以只通过数值求解量子力学方程模拟传统的计算机上的量子计算机，” Hossenfelder解释，在此YouTube视频她做several months ago, in anticipation of the Google paper’s release.

“如果你这样做，”她继续说道，“那么传统计算机的计算负担就会随着你试图模拟的q位的数量呈指数级增加。你可以在个人电脑上做2个或4个q位。但是已经有了50个q位，你还需要一群超级计算机。任何超过50个q位的数据目前都无法计算，至少在任何合理的时间内都无法计算。”

谷歌的量子计算机是一个名为Sycamore的紫色芯片。在报纸上的一张图片上，你可以看到一对雕刻——一边是“谷歌AI Quantum”，另一边是一棵雕刻的梧桐树下的“梧桐树”。梧桐被设计成使用54个超导量子位transmons。我说“设计”，因为量子比特的一个发生了故障。因此芯片，在他们的实验中比较其计算速度针对一个的“状态的最先进的超级计算机，”使用53，其结束了对于“取样的伪随机量子电路的输出的任务细。”这种类型的计算几乎是没有结构，使其成为一个“合适的选择了标杆，”研究人员说，因为它使传统计算机相当缓慢持续。梧桐的成功，他们得出结论，“预示着一个万众瞩目的计算模式的到来。”

加州理工学院量子信息与物质研究所(Institute for Quantum Information and Matter)所长、理论物理学家约翰·普雷斯基尔(John Preskill)在2012年创造的“量子霸权”是一个划时代的短语。Preskill的意思是一种门槛。“我想强调，这是我们星球历史上的一个特权时代，基于量子物理原理的信息技术正在崛起，”他说写道这个月，在广达电脑。有一点星号的，他似乎在说，应该追加谷歌的结果。“美中不足的，因为谷歌的团队承认，是经过了精心选择只是为了证明量子计算机的优势为目的的机器解决了惊人的速度问题，”他写道。“这是没有其他太多的实际利益的问题。”这是Hossenfelder如何看待这一点。如今的量子计算机似乎真的只是“为科学家们的新玩具，”她说，因为“一代，可以用来检查量子至上随机变量的不好[足够]去实际计算有用的东西。”

不过，普雷斯基尔表示，谷歌的做法在追求实用性方面迈出了重要的一步。他认为，为“即将到来的时代”创造一个几乎已经存在的短语——“噪声中量级量子”(NISQ)是有用的。“吵”意思是不精确的。对于无错误的计算来说，量子位元仍然太滑了——量子计算机运行的时间越长，错误就越多，使得计算结果不可靠。“中等规模”的意思是大到足以做谷歌所做的那种事情:展示量子的优越性——轻松地击败了一台超级计算机——但太小了，只有几百个量子位元，不能做任何有价值的事情。因此，我们确实处于NISQ(发音像“风险”)时代，正如艾伦森在他的著作中所写的那样邮政“斯科特的最高量子疑云常见问题！”，是“至少somethingburger！”

这没什么可太兴奋呢。“这个” -NISQ-“确实是一个长期发明，使投资者认为，量子计算将在未来十年左右的实际应用，” Hossenfelder说。“与NISQs麻烦的是，虽然它是合理的，他们很快就会切实可行的，没有人知道如何计算一些有用的东西和他们在一起。”也许没有人是永远。“我目前很担心，量子计算将要走的路核聚变一样，这将永远有前途的，但从来没有相当的工作。”

谷歌的研究人员和他们的合作者NASA可以理解把一个更加积极的自旋这种不确定性。量子计算，他们说，是从纯学术到是关键解锁新的计算力量的“过渡”。“我们只是一个创意算法远离有价值的近期应用程序。”谁知道什么时候它的时间会来的。

布莱恩·加拉格尔是《浪漫的事实》的编辑鹦鹉螺博客。在推特上关注他@BSGallagher。

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