谷歌（Google） AI 量子團隊終于正式發表論文并講述其如何實現了“量子霸權（Quantum Supremacy）”， 宣稱Google的成果打開了通往許多可能性的大門，這也是以前任何人都沒實現過的。

Nature雜志于2019年10 月23 日在官網發布最新報導，谷歌稱發布量子霸權具有里程碑意義（Hello quantum world！ Google publishes landmark quantum supremacy claim）。Google團隊表示使用一種經典技術可以在2.5天內解決原本須1萬年才能解決問題。之前Google曾經短暫刊登于NASA后又撤下，該事件可以參閱本站前期文章『Google制造出53 Qubits量子計算器達成量子霸權、卻遭 IBM 質疑』。

一般來說，鏈接的量子位（qubits）越多，在設備運行時保持其脆弱狀態就越困難。Google的算法在由54個量子比特組成的量子芯片上運行，每個量子比特都由超導環組成。但這只是通用機器可能需要的100萬個量子位的一小部分。該研究團隊在該名為Sycamore的計算器，以描述隨機數生成器的量子版本產生不同結果的可能性，通過運行一系列隨機操作傳遞53個量子比特的電路來實現此目的。這將生成一個由1和0組成的53位字符串，總共為2的53次方之可能性組合（僅使用了53個量子位，因為Sycamore其中之一個被破壞了）。該過程是如此復雜，以至于無法根據第一原理來計算結果，因此實際上是隨機的。但是由于量子位之間的干擾，一些數字符串比其他數字符串更可能出現。這類似于滾動加載的管晶（loaded die），即使在某些結果比其他結果更有可能，它仍會產生隨機數。

Sycamore通過對電路進行采樣（運行100萬次并測量觀察到的輸出字符串）來計算概率分布。該方法類似于滾動模具以顯示其差異分布。也就是說，這臺機器使用實驗來找到無法經典計算的量子問題的答案。所以說，Google的計算器不是單一用途的，而是可編程的，可以將量子電路應用于任何設備下。

驗證解決方案是另一個挑戰。為此，Google團隊將結果與較小和較簡單版本的電路仿真得到的結果進行了比較，例如：在橡樹嶺國家實驗室的Summit超級計算器，Google團隊推論估計，即使在一臺具有一百萬個處理單元的計算器（相當于大約100，000臺臺式計算器）上，對整個電路進行仿真也需花費10，000年的時間，而Sycamore只花了3分20秒。

谷歌為證明量子霸權而設計的實驗可能具有實際應用：他創建了一個協議（protocol），使用這種計算向用戶證明量子隨機數發生器產生的比特確實是隨機的。例如，應用于加密和某些加密貨幣（其安全性取決于隨機密鑰），可能很有用。

至于未來發展，Google工程師必須對其硬件進行大量改進才能運行該算法，包括構建新的電子設備以控制量子電路，并設計一種連接量子位的新方法。

同時，谷歌CEO Sundar Pichai也接受麻省理工科技評論專訪，摘要如下：

他表示谷歌團隊構建量子計算器是一個極其復雜的工程，從晶圓和制造邏輯門開始，一層層堆棧制作芯片，然后用AI 技術對運算進行模擬，再從每次測試中不斷調整精進，才換來了此次的研究成果。

他認為Google仍需要10年時間來研究才能構建出性能更優的量子計算器。

量子計算與AI 技術一樣重要！Sundar Pichai 此次的成果能實現在實驗室中操控量子位并維持迭加態，因為自然界最根本的運行法則與量子力學有關。同時，他認為兩者間存在著很強的共生關系，目前該二者都還處于早期發展階段，未來他們會從更進一步的發展中更加互相滲透，比如AI 可以被用來加速量子計算，而量子計算又能被用來加速AI 算法，他認為只有將二者深度結合才能產出真正的果實，并助力解決包括氣候變化在內的許多急需解決的棘手問題。

來源：stpi.narl