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马云再放出一个大招,狙击谷歌量子霸权,中美科技战再度打响

量子计算虽是一个晦涩难懂的物理学前沿领域,但中美企业在该领域的竞争表明,国与国之间、企业与企业之间的较量日趋白热化,他们都希望创造出一种强大到不可思议的新型计算机。

今年3月,谷歌发布了Bristlecone芯片,想要奠定计算界的一个里程碑。谷歌表示,该芯片有望成为第一个实现量子霸权的量子计算系统。量子霸权是指量子计算机的计算能力超过任何传统计算机。谷歌量子计算芯片团队负责人约翰·马丁尼斯(John Martinis)说,他们有望在今年实现量子霸权。先前的预测是他的团队可能在2017年做到这一点。

Bristlecone

但阿里巴巴量子计算团队的新研究表明,谷歌公布的Bristlecone计划无法实现量子霸权。他们声称,还需要错误率更低的芯片才行。谷歌研究人员塞尔吉奥·博伊克(Sergio Boixo)在邮件中写到,他欢迎这样的研究,但对研究结果抱有“很多疑问”。其他人则认为研究结果值得关注。“目标改变了。”南加州大学教授伊泰·亨(Itay Hen)说。

实现量子霸权可谓一个重大的科学突破,但并不意味着量子计算机真的能够投入使用。不过,这可以帮助谷歌在研发实用型量子计算机的竞争中取得优势。谷歌和IBM、英特尔、微软等竞争对手,都希望向戴姆勒和摩根大通这样的公司出租或销售量子计算机。戴姆勒和摩根大通已经在研究量子计算机能在多大程度上改进电池和金融模型。

传统计算机利用电脉冲,通过比特来表示数据,比特的值为0或1。量子计算机则用量子力学效应来编码数据,创造出量子比特。这些神奇的设备在接近绝对零度的温度下运行。成群结队的量子比特能迅速完成复杂的计算,它们利用了特殊的技巧,比如“叠加”,也就是既是1也是0。有证据表明,这有助于化学模拟。谷歌和其他人认为,这也可以促进机器学习的发展。

谷歌的Bristlecone拥有72个量子比特,由超导电路制成,是迄今为止最大的量子芯片,领先于IBM的50量子比特芯片和英特尔的49量子比特芯片。谷歌研究人员估计,Bristlecone足以解决一个经过仔细选择、超出任何传统计算机能力范围的演示性问题,实现量子霸权。

阿里巴巴研究人员提出了不同看法。他们根据谷歌公布的计划,利用一组强大的服务器来模拟Bristlecone的运行。结果提醒我们,现有的计算机架构远未过时,谷歌计划的Bristlecone演示不会超出传统计算机的能力范围。

“人们对这一未来处理器将实现量子霸权寄予厚望。”阿里巴巴量子实验室主任施尧耘说,“但我们的研究结果显示,这种热情可能过于乐观。”他说,阿里巴巴想出了更好的办法,把模拟量子计算操作的任务分摊给很多协同工作的计算机,以此取得了上述研究结果。

科罗拉多大学教授格雷姆·史密斯(Graeme Smith)在Twitter上贴出了阿里巴巴研究结果的链接,他的评论是“哇”。史密斯说,谷歌的Bristlecone可能是迄今为止最强大的量子芯片,但阿里巴巴的研究结果表明,错误率仍然太高。“这说明,我们不会很快看到量子霸权的演示。”他说。

谷歌的博伊克反驳说,阿里巴巴的模拟不够细致,不能据此下定论。为了进行更好的模拟(比如阿里巴巴的研究),谷歌一直在研究测试量子霸权的新方法。博伊克说,这不应该要求重大的硬件升级。南加州大学的伊泰说,这将反过来促使研究人员从传统计算机中挖掘更多潜力。“我敢肯定,目标将变来变去。”他说。

阿里巴巴在量子计算领域迅速崛起,这体现了中国在技术方面的雄心壮志。自2006年以来,谷歌一直在研究量子计算,最初使用的是加拿大公司D-Wave的硬件。阿里巴巴在2015年进入该领域,携手中国科学院建立了一个新的研究实验室。今年2月,阿里巴巴发布了通过互联网接入的实验性11量子比特芯片。中国政府还斥资100亿美元建设一个新的量子信息科学国家实验室。

这些项目只是日益激烈的国际竞争的一部分:欧盟计划向量子研究领域投入11亿美元;美国政府在预算指导原则中强调了量子计算的重要性。特朗普总统上台后,白宫科技政策办公室虽然已大幅萎缩,但去年12月,它迎来了首位专职的量子计算专家杰克·泰勒(Jake Taylor),他是来自马里兰大学的研究人员。

谷歌在2014年建立了自己的量子硬件实验室,招募加州大学圣塔芭芭拉分校的马丁尼斯来领导该实验室。谷歌最近有关实现量子霸权的表态令量子计算领域的一些人感到厌烦,他们说,把实现量子霸权作为决定性时刻,这可能使我们误以为实用型量子计算机近在眼前。英特尔首席技术官麦克·梅贝里(Mike Mayberry)说,他认为这项技术的广泛商业化将耗时10年。IBM预测,量子计算机将在五年内成为“主流”。

阿里巴巴的施尧耘不否认量子霸权的重要性,但他说,谷歌和其他机构的研究人员应该更加冷静地看待量子霸权。“关心什么时候实现量子霸权,就如同关心你的宝宝什么时候将变得比你家的狗更聪明。”他说,“我们应该专注于照顾好孩子,他自然就会变得比狗更聪明,即使你不知道是在什么时候。”