2019年9月,谷歌宣布,其开发的53量子比特量子计算机悬铃木(Sycamore)在200秒内完成了1万年才干完成的超级计算机Summit计算,胜利完成了量子优势。
量子优势代表量子计算在特定案例中表现出超越一切经典计算机的计算才能,是量子计算开展的重要里程碑。它最大的意义就是把量子计算机从概念带到理想。在谷歌的案例中,悬铃木在特定的计算任务上超越了当时世界上最快的超级计算机Summit(巅峰)。谷歌花了13年时间获得的成就,既意味着什么,也不意味着什么。
与IBM和斯坦福大学早在2001年就开端在7台量子比特的量子计算机上运用Shor算法相比,谷歌的量子计算研讨起步有点晚。2006年,谷歌量子人工智能实验室主任哈特·内文(HartmutNeven)启动了量子计算研讨项目,此前专注于软件研讨。后来,他开端研发整个量子计算机,由于他从加拿大量子计算公司D-Wave接触到量子硬件。2014年,物理学家约翰·马丁尼斯和他在加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)的团队参加了谷歌的工作,正式成立了QuantumAI实验室,直接将团队的工作目的设定为完成量子优势。
在接下来的一次采访中,马丁尼斯援用彼得·蒂尔(PeterThiel)在《从零到一》中写道:一个意志坚决的人,一旦决议做最值得做的事情,就会变得专注,解释他对量子优势实验的坚决追求。这种坚决一方面随着悬铃木的降生和所谓量子优势的最终完成而开花结果,另一方面也让谷歌的量子计算机堕入了一些为难的境地。
在技术道路方面,谷歌专注于低温超导量子计算机,应用超低温冻结粒子的运动来控制粒子状态,具有良好的可扩展性,能够应用现有的半导体微加工技术停止加工和消费。缺陷是计算系统对环境请求严厉,需求运用大型稀释制冷机将超导局部控制在绝对零度的超低温环境中。这种大型稀释制冷机是国际禁运资料,需求房屋空间,运转本钱高,这也成为超导量子计算走向国际市场、完成大范围商业化的最大障碍之一。
但无论如何,谷歌的研讨在低温超导技术道路上处于抢先位置。2018年3月,它发布了一款72量子比特的量子处置器狐尾松Bristlecone,一举超越IBM和英特尔同等赛道巨头玩家;然后在2019年发布Sycamore原型机的同时,宣布初次完成量子优势(需求指出的是,谷歌固然完成了72个量子位的芯片,但这和72个量子计算机不一样。谷歌Bristlecone芯片采用9种相同形式的量子比特耦合,然后依次扩展,而不是两个量子比特耦合)。这一成就是以马丁尼斯和哈特穆特为中心的R&D团队13年近200篇学术论文的结果。
但另一方面,量子优势的完成也起了业界的诸多争议,在一定水平上给谷歌的量子计算机贴上了虚有其表的标签。
量子优势的提出者约翰·普瑞斯基尔(JohnPreskill)在第一时间批判谷歌,称他成心将量子计算机的优势与经典计算机的优势停止比拟。他们选择实验的问题是经典计算机最不擅长的问题。更重要的是,这些问题在理想世界中没有实践用处;竞争对手,Summit超级计算机的一切者,IBM在谷歌发布音讯的第二天来拆台,宣称假如用另一种办法计算,经典计算机只需求两天半就能完成谷歌提到的任务,稍加优化,时间会更短;英特尔研讨院院长瑞奇Richuhlig也直接表示,他以为量子的适用性比量子的优越性更重要。各方质疑都在试图阐明谷歌目前的成就缺乏以证明其量子计算机的优势,即便能够,也意义不大。
量子计算产品落地,商业化前景宽广。
事实上,谷歌并不明白商业为王的道理。早在2017年,谷歌就推出了基于云的量子计算效劳平台,允许科研实验室和人工智能研讨人员经过互联网访问他们的量子计算机,完成更多以实践问题为导向的量子应用开发;同年,CloudTPU芯片以付费云计算效劳的方式出租给外部客户,完成业务完成;自2018年以来,Cirq量子计算框架、Openfermion软件包和TensorflowQuantum量子机学习库相继开源,开发人员能够编写量子算法,生成和编译量子计算机的物理方程,以至锻炼量子模型,探究量子计算机的商业应用前景。
谷歌早就参与了实验性的商业协作。2017年,谷歌与群众达成商业协作,为其提供量子计算效劳,开发交通流量优化、人工智能(机器学习过程)、找到更好的资料和构造,改良电动汽车电池技术的模仿算法;2018年,与戴姆勒集团协作,研讨如何应用量子计算更好地完成自动驾驶和人工智能计算才能。2020年,随着专注于量子优势实验的理想主义者约翰遗憾地分开,谷歌进一步开放了其量子计算系统,允许外部经过云远程访问。固然与IBM首当其冲树立付费云访问形式相比,能够看出谷歌在商业量子计算的道路上迈出了越来越大的步伐。
在刚刚完毕的2021年谷歌/O大会上,谷歌发布了最新的量子AI硬件道路图,方案到2029年制造100万台具有纠错才能的物理量子比特量子计算机。谷歌还在会上引见说,他们开端树立一个新的、更大的量子计算研讨园区,位于美国加州圣塔巴拉市,方案延聘数百名研讨人员、工程师等人员。园区将包括谷歌第一个量子数据中心、量子硬件研讨实验室和谷歌本人的量子处置器芯片制造设备。谷歌高级副总裁杰夫·迪恩(Jeffdean)表示,新量子计算园区的首要任务是使量子比特愈加牢靠。
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