量子計(jì)算已被熱議多年，但它究竟能帶來哪些價(jià)值?谷歌公司研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)試圖展示出來。他們23日在英國《自然》雜志發(fā)表論文說已成功演示了“量子霸權(quán)”，讓量子系統(tǒng)花費(fèi)約200秒完成傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)要1萬年才能完成的任務(wù)。

“量子霸權(quán)”被用于描述量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，指量子計(jì)算機(jī)能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在合理時(shí)間范圍內(nèi)無法解決的復(fù)雜難題。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要克服很多挑戰(zhàn)，在產(chǎn)生較大計(jì)算空間的同時(shí)要保證較低錯(cuò)誤率，以及設(shè)計(jì)一種傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以處理、但量子計(jì)算機(jī)可以輕松完成的基準(zhǔn)測(cè)試。

研究團(tuán)隊(duì)研制了一個(gè)由54個(gè)量子比特組成的處理器“西克莫”，與傳統(tǒng)比特相比，該處理器利用量子疊加和量子糾纏使計(jì)算空間指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。由于有1個(gè)量子比特?zé)o法有效工作，處理器實(shí)際只用了53個(gè)量子比特。

為了測(cè)試該系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)對(duì)量子電路產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行采樣的任務(wù)。對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來說，這一任務(wù)的難度會(huì)隨量子電路中量子比特?cái)?shù)的增加而增加。實(shí)驗(yàn)中，量子處理器在約200秒的時(shí)間內(nèi)從量子電路中采集了100萬個(gè)樣本，而一臺(tái)尖端的超級(jí)計(jì)算機(jī)要約1萬年才能完成這項(xiàng)任務(wù)。

論文通訊作者、谷歌量子計(jì)算理論首席科學(xué)家約翰·馬丁尼斯在博客上說：“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是為了給團(tuán)隊(duì)提供一個(gè)方向來克服量子系統(tǒng)工程中固有的許多技術(shù)挑戰(zhàn)，從而制造出一臺(tái)具有可編程能力并且性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。”

據(jù)馬丁尼斯介紹，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃下一步把能實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的處理器提供給合作者、科研人員以及那些有興趣開發(fā)相關(guān)算法和應(yīng)用的公司使用，同時(shí)將投入資源盡快開發(fā)出具有容錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)。

此前美國IBM公司科研人員對(duì)這一成果有異議，認(rèn)為其低估了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的能力，這篇論文被全文公布于《自然》雜志網(wǎng)站上?！蹲匀弧冯s志還配發(fā)了美國麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授威廉·奧利佛的評(píng)論，認(rèn)為這一成果是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“里程碑”，其意義相當(dāng)于萊特兄弟的早期飛行。(記者張家偉)