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谷歌(Google) AI 量子團隊終于正式發(fā)表論文并講述其如何實現(xiàn)了“量子霸權(Quantum Supremacy)”， 宣稱Google的成果打開了通往許多可能性的大門，這也是以前任何人都沒實現(xiàn)過的。

Nature雜志于2019年10 月23 日在官網(wǎng)發(fā)布最新報導，谷歌稱發(fā)布量子霸權具有里程碑意義(Hello quantum world! Google publishes landmark quantum supremacy claim)。Google團隊表示使用一種經(jīng)典技術可以在2.5天內解決原本須1萬年才能解決問題。之前Google曾經(jīng)短暫刊登于NASA后又撤下，該事件可以參閱本站前期文章『Google制造出53 Qubits量子計算器達成量子霸權、卻遭 IBM 質疑』。

一般來說，鏈接的量子位(qubits)越多，在設備運行時保持其脆弱狀態(tài)就越困難。Google的算法在由54個量子比特組成的量子芯片上運行，每個量子比特都由超導環(huán)組成。但這只是通用機器可能需要的100萬個量子位的一小部分。該研究團隊在該名為Sycamore的計算器，以描述隨機數(shù)生成器的量子版本產(chǎn)生不同結果的可能性，通過運行一系列隨機操作傳遞53個量子比特的電路來實現(xiàn)此目的。這將生成一個由1和0組成的53位字符串，總共為2的53次方之可能性組合(僅使用了53個量子位，因為Sycamore其中之一個被破壞了)。該過程是如此復雜，以至于無法根據(jù)第一原理來計算結果，因此實際上是隨機的。但是由于量子位之間的干擾，一些數(shù)字符串比其他數(shù)字符串更可能出現(xiàn)。這類似于滾動加載的管晶(loaded die)，即使在某些結果比其他結果更有可能，它仍會產(chǎn)生隨機數(shù)。

Sycamore通過對電路進行采樣(運行100萬次并測量觀察到的輸出字符串)來計算概率分布。該方法類似于滾動模具以顯示其差異分布。也就是說，這臺機器使用實驗來找到無法經(jīng)典計算的量子問題的答案。所以說，Google的計算器不是單一用途的，而是可編程的，可以將量子電路應用于任何設備下。

驗證解決方案是另一個挑戰(zhàn)。為此，Google團隊將結果與較小和較簡單版本的電路仿真得到的結果進行了比較，例如：在橡樹嶺國家實驗室的Summit超級計算器，Google團隊推論估計，即使在一臺具有一百萬個處理單元的計算器(相當于大約100,000臺臺式計算器)上，對整個電路進行仿真也需花費10,000年的時間，而Sycamore只花了3分20秒。

谷歌為證明量子霸權而設計的實驗可能具有實際應用：他創(chuàng)建了一個協(xié)議(protocol)，使用這種計算向用戶證明量子隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的比特確實是隨機的。例如，應用于加密和某些加密貨幣(其安全性取決于隨機密鑰)，可能很有用。

至于未來發(fā)展，Google工程師必須對其硬件進行大量改進才能運行該算法，包括構建新的電子設備以控制量子電路，并設計一種連接量子位的新方法。

同時，谷歌CEO Sundar Pichai也接受麻省理工科技評論專訪，摘要如下：

他表示谷歌團隊構建量子計算器是一個極其復雜的工程，從晶圓和制造邏輯門開始，一層層堆棧制作芯片，然后用AI 技術對運算進行模擬，再從每次測試中不斷調整精進，才換來了此次的研究成果。

他認為Google仍需要10年時間來研究才能構建出性能更優(yōu)的量子計算器。

量子計算與AI 技術一樣重要!Sundar Pichai 此次的成果能實現(xiàn)在實驗室中操控量子位并維持迭加態(tài)，因為自然界最根本的運行法則與量子力學有關。同時，他認為兩者間存在著很強的共生關系，目前該二者都還處于早期發(fā)展階段，未來他們會從更進一步的發(fā)展中更加互相滲透，比如AI 可以被用來加速量子計算，而量子計算又能被用來加速AI 算法，他認為只有將二者深度結合才能產(chǎn)出真正的果實，并助力解決包括氣候變化在內的許多急需解決的棘手問題。