谷歌新發(fā)布的Bristlecone芯片或許足以谷歌的量子計算研究人員策劃一場派對，但來自中國的競爭對手阿里巴巴的新成果可能會使其派對推遲。中美公司在一個前沿的物理邊界上的競爭表明，國家以及公司之間的競爭越來越激烈，它們都希望能夠創(chuàng)造一種新型的難以想象的強(qiáng)大電腦。

現(xiàn)代計算機(jī)使用以比特為單位的“1”或“0”表示數(shù)據(jù)，稱為經(jīng)典比特。量子計算機(jī)用微妙的量子力學(xué)效應(yīng)來表示比特數(shù)據(jù)“0”和“1”，量子比特也由此出現(xiàn)，但量子力學(xué)效應(yīng)在20世紀(jì)初期使愛因斯坦和其他物理學(xué)家困惑不解。另外，量子力學(xué)效應(yīng)只在極低的溫度和特別細(xì)微的范圍內(nèi)才能被檢測到，這使得量子比特獲得了一種疊加狀態(tài)，即同時有效地表示 “1” 和 “0”，進(jìn)而允許量子計算機(jī)在進(jìn)行復(fù)雜計算時可以走捷徑。有證據(jù)量子計算可以幫助進(jìn)行化學(xué)模擬，谷歌和其他一些人認(rèn)為機(jī)器學(xué)習(xí)也能得到提升。

谷歌的量子霸權(quán)計劃

今年3月，谷歌推出一款名為Bristlecone的芯片，目標(biāo)是成為量子計算的里程碑。谷歌稱，Bristlecone是第一個具有超越任何傳統(tǒng)計算機(jī)計算能力的量子計算系統(tǒng) ，這將成為“量子霸權(quán)（Quantum supremacy）”的標(biāo)志，量子霸權(quán)指的是量子計算設(shè)備在實現(xiàn)某一個應(yīng)用上超越最厲害的傳統(tǒng)計算機(jī)。該研究團(tuán)隊的領(lǐng)導(dǎo)人John Martinis還表示，它今年可能會實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，更新了此前在2017年實現(xiàn)量子霸權(quán)的預(yù)測。

Google的Bristlecone芯片擁有超導(dǎo)電路制成的72個量子比特，是迄今為止最大的量子芯片，超過了IBM的50量子比特和英特爾的49量子比特。谷歌的研究人員計算出這足以在超過任何范圍的常規(guī)電腦的情況下運行一個精心挑選的演示問題，實現(xiàn)量子霸權(quán)。

自2006年起，Google一直致力于量子計算，最初使用加拿大D-Wave的硬件。2014年，Google將整個加州大學(xué)圣芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）研究團(tuán)隊的全部十幾個人都納入麾下，包括研究團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)人John Martinis，并建立了自己的量子硬件實驗室。

不過谷歌最近關(guān)于實現(xiàn)量子霸權(quán)的言論讓該領(lǐng)域的其他一些人感到厭煩，他們認(rèn)為建立里程碑是一個決定性的時刻，這樣的表述可能會夸大量子計算機(jī)實際的發(fā)展進(jìn)程。英特爾首席技術(shù)官Mike Mayberry本周告訴WIRED，他認(rèn)為該技術(shù)是一項為期10年的項目。IBM表示它可以在五年內(nèi)成為“主流”。

阿里巴巴的質(zhì)疑與谷歌的反駁

對于谷歌將在2018年實現(xiàn)量子霸權(quán)的樂觀態(tài)度，阿里巴巴的研究成果提出了質(zhì)疑。阿里巴巴的研究人員利用一系列功能強(qiáng)大的服務(wù)器來模擬Google新芯片的運作，并對美國公司已發(fā)布的計劃提出挑戰(zhàn)。結(jié)果提醒人們，現(xiàn)有的計算機(jī)架構(gòu)的性能還未完全發(fā)揮出來，并暗示谷歌計劃用其量子芯片進(jìn)行演示的結(jié)果不會超過傳統(tǒng)計算機(jī)。阿里巴巴量子實驗室主任施堯耘說：“很多人都希望這款處理器能夠?qū)崿F(xiàn)量子霸權(quán)，但我們的結(jié)果表明，這種期待可能過于樂觀。”他表示阿里巴巴是通過設(shè)計更好的方法，即將模擬量子計算操作的任務(wù)劃分給許多共同工作的計算機(jī)獲得的成果。

阿里巴巴的研究結(jié)果讓科羅拉多大學(xué)的教授Graeme Smith發(fā)出了一條由一串“哇”組成的評論。Smith告訴WIRED，谷歌的Bristlecone似乎是最有能力的量子芯片，但阿里巴巴的研究結(jié)果表明這種芯片的錯誤率仍然過高。他說：“這表明我們不會在短時間內(nèi)看到他們實現(xiàn)量子霸權(quán)。”

阿里巴巴量子研究人員新的結(jié)果表明，谷歌發(fā)布的Bristlecone計劃無法實現(xiàn)量子霸權(quán)。他們認(rèn)為，需要更低錯誤率的芯片。對此，在一封電子郵件中，谷歌研究員Sergio Boixo告訴WIRED他歡迎這樣的研究，但關(guān)于這篇論文的結(jié)果有很多“問題”。其他人認(rèn)為它們是值得注意的。 “游戲規(guī)則已經(jīng)開始改變了。”南加州大學(xué)教授Itay Hen說。

Google的Boixo還反駁說，阿里巴巴的模擬的方法不夠詳細(xì)無法作為最后的結(jié)論。更好的模擬方法，比如阿里巴巴的研究也是谷歌一直致力于研究測試量子霸權(quán)的新方法的原因，Boixo稱其不應(yīng)該要求大規(guī)模的硬件升級。南加州大學(xué)的Hen說：“這反過來會刺激研究人員試圖從傳統(tǒng)計算機(jī)中榨取更多性能。我確信游戲規(guī)則會發(fā)生改變。”

量子霸權(quán)競爭加劇

實現(xiàn)量子霸權(quán)將是一項科學(xué)突破，而不是量子計算機(jī)準(zhǔn)備好規(guī)模應(yīng)用的證明。不過實現(xiàn)量子霸權(quán)有助于谷歌在激烈的競爭中立足。IBM，英特爾和微軟等競爭對手想要將量子計算機(jī)出租或出售給戴姆勒和摩根大通等公司，這些公司正在探索用機(jī)器如何改進(jìn)電池和成本的模型。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，IBM 在2016 年就開發(fā)出了具有 5 位量子比特的量子計算機(jī)，并把它提供出來作為量子計算云服務(wù)供研究者使用。2017 年 11 月，IBM 又宣布發(fā)布新型的 20 位量子比特的量子計算機(jī)。IBM 還表示，他們的研究人員們已經(jīng)成功開發(fā)出了一臺 50 位量子比特的原型機(jī)，以往觀點認(rèn)為達(dá)到 50 位量子比特的量子計算機(jī)就可以模擬傳統(tǒng)計算機(jī)的所有操作

微軟在2016年宣布計劃斥巨額資源開發(fā)量子計算機(jī)的原型產(chǎn)品。2018年3 月 29 日凌晨微軟宣布發(fā)現(xiàn)馬約拉納費米子的存在證據(jù)，下一步會將費米子轉(zhuǎn)化為量子，并希望在今年年底實現(xiàn)這一目標(biāo)，在 5 年內(nèi)向其他企業(yè)提供可用的量子計算機(jī)。

對量子計算最大的賭注恐怕來自英特爾，2015 年英特爾宣布將向荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的量子技術(shù)研究項目 QuTech 投資 5000 萬美元。英特爾專注于硅量子點技術(shù)經(jīng)常被稱作人造原子。

阿里巴巴在量子計算領(lǐng)域的崛起非常迅速，阿里巴巴在 2015 年開始關(guān)注量子計算，并和中科院合作成立了亞洲首個量子計算實驗室。2018 年2月中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院與阿里云宣布，11 量子比特超導(dǎo)量子計算服務(wù)在量子計算云平臺上線。2018年5月，阿里巴巴量子實驗室施堯耘團(tuán)隊宣布成功研制當(dāng)前世界最強(qiáng)的量子電路模擬器，名為太章。

阿里的迅速崛起顯示出中國的技術(shù)雄心，騰訊和百度也先后于2017年和2018年開始對量子計算的研究。雷鋒網(wǎng)也了解到，中國政府已承諾投入100億美元建設(shè)一座新的國家量子實驗室。

當(dāng)然，這些項目是日益增長的國際競賽的一部分：歐盟正計劃在量子研究領(lǐng)域投資11億美元。美國方面，盡管白宮辦公室的科學(xué)和技術(shù)政策在特朗普的領(lǐng)導(dǎo)下大幅縮水，但該研究團(tuán)隊在12月獲得了第一位量子計算專家，來自于馬里蘭大學(xué)的研究員ake Taylo。

阿里巴巴的施堯耘并不否認(rèn)量子霸權(quán)的重要性，但他建議谷歌和其他量子計算研究人員應(yīng)該更加冷靜。他說：“對于設(shè)備物理學(xué)家來說，擔(dān)心什么時候到達(dá)霸主地位就像是擔(dān)心你的孩子什么時候會比你的狗更聰明一樣，只要你專注照顧好他，事情就會發(fā)生，即便你不確定是在什么時候?！?/p>

雷鋒網(wǎng)編譯，via wired

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