谷歌量子計(jì)算，曾經(jīng)號(hào)稱(chēng)可以在200秒內(nèi)完成普通超級(jí)計(jì)算機(jī)一萬(wàn)年完成的任務(wù)。
沒(méi)想到，這種量子優(yōu)勢(shì)如今被中科院理論物理研究所的研究人員打破了:他們用普通CPU在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就完成了原本認(rèn)為需要一萬(wàn)年才能完成的計(jì)算，并認(rèn)為現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)完全可以被超越。
ACM計(jì)算獎(jiǎng)獲得者Scott Aaronson同意這個(gè)結(jié)論:
我認(rèn)為他們是對(duì)的如果有足夠強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，他們可以在幾秒鐘內(nèi)模擬這個(gè)任務(wù)
最近，《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于此事的文章讓我們來(lái)看看發(fā)生了什么
無(wú)法超越為你優(yōu)化
來(lái)自中科院理論物理研究所的張盼團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇名為《解決Sycamore量子優(yōu)勢(shì)電路的采樣問(wèn)題》的論文，展示了打敗Google量子計(jì)算機(jī)Sycamore的全過(guò)程。
針對(duì)谷歌量子優(yōu)勢(shì)的任務(wù)，本文提出了一種新的模擬方法，即經(jīng)典算法的張量網(wǎng)絡(luò)法要說(shuō)有多好，它可以用很多GPU進(jìn)行并行計(jì)算使用512個(gè)GPU的計(jì)算集群，該團(tuán)隊(duì)計(jì)算了9萬(wàn)億個(gè)數(shù)字字符串中的100萬(wàn)個(gè)輸出模式，耗時(shí)15個(gè)小時(shí)
如果將這種算法應(yīng)用到超級(jí)計(jì)算機(jī)上，同樣的任務(wù)可以在幾十秒內(nèi)完成如果這個(gè)任務(wù)是為梧桐做的，大概需要200秒，超級(jí)計(jì)算機(jī)需要一萬(wàn)年才能完成
谷歌量子計(jì)算芯片，郵票大小。
該團(tuán)隊(duì)還認(rèn)為，像Sycamore一樣，它不需要過(guò)于追求精度用團(tuán)隊(duì)張量表示量子比特屬性之間的關(guān)系，Sycamore量子比特的相互作用描述為3D張量網(wǎng)絡(luò)
因此，他們?cè)?D張量網(wǎng)絡(luò)上鉆洞，切割一些連接來(lái)簡(jiǎn)化關(guān)系，降低計(jì)算復(fù)雜度，用精度換取速度這種收縮張量網(wǎng)絡(luò)的方法使得模擬量子芯片成為可能
數(shù)據(jù)證明，完成任務(wù)過(guò)程中僅丟失8行代碼，計(jì)算速度提升256倍并且保真度保持在0.37%，高于梧桐的0.2%各種數(shù)據(jù)擺在眼前，量子優(yōu)勢(shì)突然變得不那么香了
量子優(yōu)勢(shì)挑戰(zhàn)，成立
面對(duì)這一結(jié)果，谷歌量子AI首席研究員塞爾吉奧·博伊索回應(yīng)稱(chēng)，這只是賽道上的短暫超車(chē)，優(yōu)勢(shì)不會(huì)持續(xù)太久從量子計(jì)算時(shí)代開(kāi)始，谷歌就從未否認(rèn)經(jīng)典算法會(huì)不斷改進(jìn)
可是，谷歌也表示:
我們認(rèn)為這種經(jīng)典算法趕不上2022年后的量子電路。
畢竟，當(dāng)Sycamore誕生時(shí)，超級(jí)計(jì)算機(jī)只能對(duì)它執(zhí)行的任務(wù)望而卻步制造量子計(jì)算機(jī)就是執(zhí)行將淹沒(méi)普通計(jì)算機(jī)的任務(wù)
對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，所有任務(wù)的潛在解都可以看作是同時(shí)在量子位之間搖擺的量子波這些量子波相互干涉，錯(cuò)誤的答案會(huì)相互抵消，正確的輸出會(huì)彈出來(lái)
換句話說(shuō)，這種干涉使量子計(jì)算機(jī)能夠拆分大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
以Sycamore為例，它將量子位設(shè)置為0，1或0和1的任意組合，這使得它可以同時(shí)處理大量輸入。
Sycamore是一臺(tái)擁有53個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)它的量子電路是由超導(dǎo)金屬制成的微型諧振電路，可以對(duì)0到253的任意數(shù)字進(jìn)行編碼，甚至可以一次性對(duì)所有數(shù)字進(jìn)行編碼
谷歌表示，Sycamore可以擊敗IBM開(kāi)發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)SummitSummit擁有9，216個(gè)CPU和27，648個(gè)GPU
IBM馬上反駁，說(shuō)谷歌所謂的同樣任務(wù)的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要一萬(wàn)年，只是在特定的算法上一旦算法優(yōu)化，Summit完成同樣的任務(wù)只需要2.5天左右
關(guān)于量子優(yōu)越性的爭(zhēng)論，在業(yè)界和學(xué)術(shù)界從未停止過(guò)張團(tuán)隊(duì)的這篇論文用實(shí)例證明了量子優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)階段仍然可以被普通計(jì)算機(jī)打敗
還有一點(diǎn)
張團(tuán)隊(duì)的研究成果凸顯了量子計(jì)算機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的缺陷，對(duì)更高級(jí)的量子優(yōu)勢(shì)實(shí)驗(yàn)提出了更高的要求張建議，應(yīng)該找到一些實(shí)際應(yīng)用來(lái)展示量子電路的優(yōu)勢(shì)
當(dāng)然，普通計(jì)算機(jī)打敗量子優(yōu)勢(shì)并不意味著量子電路的衰落即使與超級(jí)計(jì)算機(jī)相比，Sycamore也需要更少的操作步驟和功率
參考文章:
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