谷歌IBM的“量子斗争”难题

尽管官方网站很快收回了他的论文,但美国宇航局关于谷歌“量子霸权”的消息已经激起了潜在的竞争对手和期待已久的行业。

我想你已经看过很多关于相关内容的讨论,不再重复。简而言之,谷歌的量子计算机需要200秒来完成计算,而经典的计算机峰会需要10000年。这被认为是“量子计算机第一次完全超越经典计算机”,也被称为“量子霸权”。

当然,这并不意味着“优势”可以一直保持下去,它离真正可行的实际应用还很远,也不会给国家安全带来任何威胁(如果存在如此严重的威胁,各国情报人员肯定早就拉响了警报).

因此,与技术本身相比,大亨们更感兴趣的是围绕“量子霸权”这一术语发行他们的卡片,作为这一领域的常规表演项目。

量子霸权的真相:车轮战和舆论战

自2015年以来,被称为“量子霸权”的竞争一直非常激烈。

在谷歌、IBM、英特尔和微软等重量级企业中,微软的拓扑量子计算似乎是在遥远的未来,而英特尔对硅量子点技术的关注相对不受欢迎。谷歌和IBM的超导量子计算取得了最快的进展,成为最有希望领先的公司。

问题是,谁将是第一个取得突破的人?每年的“官方公告”是更新公众认知和确立行业地位的关键时期。

2017年4月,谷歌宣布将在年底前建造世界上第一台超越传统计算机的量子计算机,并控制49个量子位。同年11月,IBM率先推出了“支持50个量子位的计算机”,用于下一代IBM Q系统。

当时,它不仅代表着谷歌的“量子垄断”在技术上被打破,还揭示了工程的可能性。在此之前,世界上没有一家公司能够制造出如此规模的量子计算机。许多业内人士认为量子霸权将在一年内实现。

谷歌绝不能容忍它。然后,在2018年,它紧盯着“量子霸权”,并宣布了一个名为狗脊的芯片,声称该芯片可以支持72个量子位的计算。今年下半年,它与美国宇航局达成合作,使用其超级计算机通过谷歌云测试狗尾草的性能,这必将打破量子霸权的大门。

IBM的“回应”也将如期于2019年1月到达。在美国的消费电子展上,IBM展示了其最新的“IBM Q系统1”,它能够操纵20个量子位。尽管量子位的数量少于工业上以前发布的一些设备,但它稳定而紧凑,被认为是“商业”量子计算机的雏形。

当谷歌在美国宇航局的帮助下刚刚获得第一轮“量子霸权”时,IBM更是公开表示不满。高管罗伯特苏托(Robert Sutor)说“我们不需要(这个词)”和“我们根本不在乎”,并宣布推出一款53量子位的“商用”量子计算机。

不难发现,谷歌和IBM这两个“校园恶霸”奇迹般地保持了在通往巅峰的道路上前进和后退之间的平衡。

双方正忙着打一场舆论战,但路人越来越困惑。

首先,公众很难独立核实有关报道。例如,谷歌这次拒绝对美国宇航局的报告发表评论,该论文很快被删除。实验结果没有经过同行评审,也无法复制,硬件也没有看到传奇的大规模生产对象。谷歌的芯片和IBM的商用电脑都不被认为缺乏权威。

这种“不问是读手稿”的范先生的默契,让这场巨大的“量子霸权”斗争,显得有了其他的意义.

“量子哲学”:技术自由的“心灵证明”

为了理解谷歌和IBM在远处来来往往和大喊大叫的战斗模式,我们首先需要谈谈“量子霸权”的重要性是什么?

我们知道量子计算可以同时完成经典计算(并行计算)和按照一定的概率振幅叠加它们(相干叠加)。这将使计算机的计算能力随着能被操纵的粒子数量呈惊人的指数增长,从而解决了经典计算机无法解决的大规模计算问题。

谁先获得“量子霸权”,谁就意味着他已经掌握了技术的制高点,并在新计算世界的标准制定能力的市场竞争中占据了有利地位。

统治地位必须受到质疑,然后问题就出现了。IBM、谷歌,包括英特尔和微软,都选择通过积极竞争来粉碎和劝阻潜在的竞争对手,但对自己的实验细节保密。他们都是技术员。真诚对每个人都不好吗?

也许答案是,要取得真正的技术突破实在太难了!

公众和首都都期待着它。描述社会对量子计算的期望并不过分。最常听到的“恐怖故事”是量子加密。现在破译任何密码都是小事一桩。然后想想国防和金融安全。不仅普通人被培养成“国家的兴衰完全取决于量子”的科学素养,而且资本也相信量子计算机的“优势”注定会通过大量的证据出现。那么“量子霸权”自然成为新旧技术世界的转折点。带头押注未来可能回报的种子选手不足为奇。

然而,与整个社会的热切期望形成鲜明对比的是,量子技术的瓶颈并不像量子本身那样脆弱。相反,它特别顽强。

因为实现量子霸权至少有两个关键条件:一是计算出的比特数,一般认为在70到100之间。第二是纠错和容错能力。误差率应控制在0.1%以内。

量子数有许多突破。D波的产品甚至实现了2000个量子位。然而,问题是随着量子位数量的增加,错误率也会增加。太高会使量子计算失去意义。然而,为了保持计算的稳定性,即量子纠缠操纵的准确性、相干特性、逻辑门保真度等指标,即使谷歌和IBM的工程师都是光头,进展也是缓慢的。

目前,最低错误率约为0.5%,这意味着每200次操作中约有一次错误。听起来不错?然而,这比标准计算机的错误率高得多,标准计算机每1017次操作只有一次错误。

这会导致什么?也就是说,存在严重的工程障碍。量子计算机需要增加1000倍的计算能力来纠正任何有用的实际操作中的错误,这远远超出了当前的技术水平。

即使在学术上实现,在应用上也会花费很多钱。恐怕这会导致商业客户直接退出。

因此,目前量子计算应用的主流探索仍然集中在量子加密和量子模拟等基础研究上,离真正的商业应用还很远。

这种情况公众可以平静下来,但是首都和舆论场就有点不紧不慢了。

要知道,为了冲击“量子霸权”,IBM投入了大约30亿美元,谷歌的资金也创下新高。花钱如流水自然会给股东一个解释。毕竟,尽管目前是量子双头垄断,初创企业在资本的推动下不断涌现,而老牌计算巨头英特尔一直坚持不懈。

因此,每年秋天,这两个专业的学生都要竞争“交作业”,以证明他们的领先地位。

量子计算的两大战役不会在一两年内结束,但会继续达到新的学术高峰,让脆弱的量子变得可控和可用。一年一度的“表演”不得不利用“震撼部门”的才华来粉碎“数字”和“演讲技巧”。

量子时代的中国速度:故事才刚刚开始

谷歌与IBM争夺“量子霸权”的斗争有点像那些知道自己只能得到60分的学生,但他们不想丢掉一年级的成绩,告诉他们的父母花在培训课程上的所有钱都被浪费了是不好的,所以他们不得不宣布比另一方高一点的分数,并隐藏表面

面对这场错综复杂的口水官司,不难看出中央处理器时代的神话已经成为过去,量子时代的到来是国家与企业竞争的关键。

所以是时候讨论一个大家都更关心的问题了,——,也就是说,量子霸权注定是在谷歌还是在IBM的口袋里?作为一名落后的学生,如果这个领域也被强化的技术所阻碍,中国该怎么办?

关于这个话题,我们和一些专业人士谈了谈。坏消息是国家间对量子霸权的竞争一点也不紧张,但也不乐观。其中,美国稳坐第一梯队,并开始在政策上严格防范。

去年,特朗普签署了一项关于量子计算的法案,该法案不仅将量子计算的发展视为国家战略布局,还明确表示相关技术不能出口。量子计算作为国家安全和高科技的代表,被美国商务部国际清算银行列为关键技术和相关产品的出口管制。

换句话说,在这场特殊的技术竞赛开始时,有一股强烈的火药气味。

让我们不要因为呼吸困难而“窒息”,但与此同时,好消息是,中国没有像在经典计算时代那样在量子计算的道路上蹒跚前行。相反,中国在基础学科方面已经积累了许多值得称道的成就。

例如,中国在SCI论文总数上排名世界第二。顶级科研机构在世界前20名中也占有三个席位,即中国科学院(第三)、中国科技大学(第七)和清华大学(第十七)。

就人才储备而言,中国或中国科学家也占据了前20名发表论文的近一半,中国科技大学郭广灿院士的论文数量更高。中国科学家在量子计算领域的贡献继续上升,并将继续提高中国在量子计算领域的国际话语权。

在学术突破方面,最典型的代表是中国科学院潘剑伟院士团队近两年来的研究。去年六月,12个超导比特量子的纠缠态完成了。不久前,全光量子中继器的原理验证成功实施,为世界上首次建设长距离量子通信网络奠定了基础。

这种不断更新的学术研究和发展速度被叠加到量子世界的“中国效应”中。

在应用方面,中国科技巨头的反应也不慢。英美烟草和华为相继推出量子计算战略,投入大量资源吸引人才和产学研合作。

运行速度最快的华为去年宣布推出一款量子计算模拟器HiQ,它可以模拟42位电路。在今年的全互联会议上,HiQ再次升级,推动了中国工业领域的量子计算向前发展。

伴随着全国量子科技产业基地的建成,新的量子计算实验室的出现和社会资本的激活,中国的量子计算产业正逐渐成长为一个完整的三维产业地图。

从这个角度来看,如果中国只能在中央处理器时代效仿,“量子战争”是一个我们不能落后或错过的未来游戏。

正如中国科技大学教授郭所说,“如果实现通用量子计算机就像一场马拉松,我们现在只跑了几公里。你领先,我落后。”玩家之间的区别可能在于,一些人以令人恐惧的速度奔跑,而另一些人需要不断制造“霸权焦虑”来散播恐慌。