量子计算机多强?200秒运算胜过最快超级计算机算1万年,Google最新实验成果登上自然杂志

量子计算机有多强?Google最新实验成果近期登上了知名科学期刊自然杂志,在特定实验设计下,54量子进制的量子计算机运算200秒可媲美现今最快超级计算机1万年。

Google的实验成果近期以“使用可程序化超导处理器的量子优越性”(Quantum Supremacy Using a Programmable Superconducting Processor)登上自然杂志,在该实验中,Google打造一54量子进制(qubit)处理器Sycamore,在200秒内执行的运算量,是全球最快超级计算机需要运算1万年。

所谓的量子优越性(Quantum Supremacy,或称量子霸权)是外界看好量子运算发展潜力,相信量子运算设备终有一天将能解决现今传统计算机无法解决的问题,Google这项实验结果证实了量子计算机庞大发展潜力,在特定应用下,超越现今超级计算机的运算能力。

在这项实验中,先假设由一群量子运算的新手编写算法,因这些新手先前没有经验,编写的算法看起来没有特定的顺序、随机化,在随机的电路里,没有传统算法结构可寻,因此需要大量的传统超级计算机运算才能仿真这类量子电路。

由量子计算机每次执行量子电路都会产生一组位串,例如0000101,随着量子干扰产生,在多次实验下,某些位串较容易出现,但随着量子进制、电路深度的逐渐增加,传统计算机将愈难找出随机量子电路最可能的位串,在进行多次重复实验下,量子计算机运算能力优于传统计算机运算。

Google AI量子团队指出,Sycamore是以2个维度网格设计,每个量子进制和其他4个量子进制相连,每个量子进制状态得以快速交互,现今计算机运算难以有效仿真其状态。

该团队强调使用54量子进制处理器Sycamore的量子计算机可完全程序化,执行通用的量子算法,并已在去年春季达到量子的优越性,目前该团队已准备用于近期的应用,包括量子物理仿真、量子化学,以及生成式机器学习等其他领域上的新应用。

Google表示,这项成果是许多人奉献研​​究的心血结晶,同时打开了新的里程,探索这项技术的应用可能性,目前已和研究社群合作打造开放源码工具,希望找出量子计算的全新应用。