谷歌的量子计算机到底有多快?

强大的量子计算机真的要来了吗?谷歌日前宣布该公司推出的D-Wave量子计算机在解决问题时能够比其他任何计算机都快出一亿倍,并且能够极大地推动人工智能的进步。然而,一些业内研究人员表示,谷歌的这些说法有些夸张了,其实并没有比普通的计算机快多少。为什么呢?

谷歌做了什么来推动量子计算机?

2013年,谷歌向加拿大本拿比公司D-Wave购买了一台量子计算机。D-Wave出品的机器在学术界一直颇受争议,此前表示自产的计算机速度更快的言论已经遭到质疑。如今谷歌再推出了看似是迄今为止最强大的量子计算机,号称快出1亿倍。

D-Wave计算机如何运作?

据悉,谷歌此次宣布的重要佐证就是"量子退火"算法。这种算法确定了当面临一系列潜在解决方案时一个特定函数的全局极小值,即在给定一系列选项时,它能够确定完成一个任务所需的最优解决方案。普通的数字计算机在0和1的二进制系统上运行,称为 比特 (bit)。但量子计算机可以在量子比特(qubit)上运算,可以计算0和1之间的数值。

谷歌如何获得如此大幅的速度提升?

谷歌团队将D-Wave与一台运行模拟退火软件的普通计算机进行比对。顾名思义,这个软件试图模拟能源景观的探索过程,但不像D-Wave,它不能通过量子隧道走捷径,因此运行起来会更慢一些。D-Wave系统是硬件编码在自身量子阵列里运行量子退火算法。最重要的是,谷歌在这两台计算机都测试了计算量较大的问题,从而得出差别的结论。

我们发现,当问题涉及将近1000个二进制变量时,量子退火算法要比传统的模拟退火更快地输出结果。 谷歌Hartmut Neven写道, 快了不止108倍。

其他人怎么看?

你需要仔细地研究文章, 瑞士苏黎世联邦理工学院Matthias Troyer表示, 这个实验设置的问题本来就是一个对普通模拟退火很难,而对D-Wave很容易的问题。 也就是说,D-Wave占有了很大的主场优势。

Troyer指出,把模拟退火的算法进行一下改进,就能使得D-Wave的优势降至100倍。而其他更复杂的问题,在普通计算机上运行的速度甚至比D-Wave更快。 声称 快出108倍 的说法对公众是一种误导。

而且,值得注意的是,D-Wave是一款专业硬件,成本高达1000至1500万美元。正如谷歌在其论文中所描述的那样,一台相似的但不是量子计算的专业设备也能实现目前D-Wave的计算速度,尽管他们没有对这个进行研究比对。

所以,谷歌是想蒙蔽我们的眼睛吗?

也不完全是。Neven在文章结尾处表示,其他算法也有可能超越D-Wave,只是谷歌认为随着D-Wave的日渐强大,其他那都不是事儿。

然而并不是所有人都这么相信D-Wave。 D-Wave目前的能力证明诚然是令人印象深刻的, 麻省理工学院 Scott Aaronson表示, 但是它是否能够实现 真正的量子速度 仍有待观察。

那么,有明确的证据能证明高速量子计算实现的可能性吗?

也许有 但也需要新的硬件。D-Wave的目标只是让量子计算机尽可能快地走向市场,转化为资本。但是,Aaronson认为,他们的 量子相干性 (或者说 态之间的关联性 ) 量子计算机需要的一些重要量子性质 并没有精工细活研发出来的量子芯片那么好。

谷歌也正押注其中 该公司聘请了外部研究人员来建立自己的量子芯片团队。而IBM最近也获得了来自美国政府的资金来研发自家的版本。Aaronson表示,两者看起来似乎都很靠谱。但是,时刻分清楚实力和营销热点仍然重要。

谷歌的量子计算机到底有多快?
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