近日，谷歌量子AI团队通过其第二代 70 量子比特的 Sycamore 量子处理器，在“随机电路采样中的相变”问题上可瞬间完成计算，而使用世界上最强超级计算机Frontier则需要47年，再次实现了量子优越性。量子优越性这个概念最初是由加州理工学院教授John Preskill 提出的，为了实现这个概念，一个公司需要证明量子计算机可以解决目前经典计算机无法解决的问题。彼时，该主张备受争议。IBM、阿里巴巴等公司都曾公开发表声明质疑。IBM曾公开质疑表示，谷歌声称的量子优势是有缺陷的，因为它的 Sycamore 量子处理器还没有完全超过经典计算机的能力。“量子霸权”一词的最初含义是描述量子计算机可以做到传统计算机做不到的事情，所以这个阈值还没有真正达到。过去，阿里巴巴在arXiv.org更新一篇论文《Classical Simulation of Quantum Supremacy Circuits》[1]，否定了谷歌声称的量子霸权优势，表示可将10000年的时间降低到20天之内。尽管谷歌在国际顶级期刊 Nature 发表了关于实现量子优越性的重大论文《Quantum supremacy using a programmable superconducting processor》[2]，业界依然有质疑的声音，喧哗不止。然而，其新一代的量子处理器上的论文研究《Phase transition in Random Circuit Sampling》[3]，强有力的展示了所谓的量子霸权，可能将彻底结束这种争议。谷歌在其第二代 70 量子比特的 Sycamore 量子处理器展示了随机线路采样实验。图｜量子优势的展示 A：用对数XEB验证RCS。整个设备被划分为两个（绿色）或三个（蓝色）区域，以便以适度的计算成本估计XEB保真度。研究使用的离散门集由单量子比特门组成，这些门从
中随机选择，其中p ∈ {−1, −1/4, −1/2, . . . , 3/4}。对于每个深度，研究采样20个电路实例，每个实例有10万次射击。实线表示从数字错误模型估计的XEB。星星代表在完整处理器上对单个随机电路进行了7000万次采样的估计XEB。在插图中，研究展示了RCS实验的计算难度的演变，这与双指数增长一致。作为难度的工作定义，研究考虑了估计的FLOPS - 计算单个比特串的概率所需的乘法和加法的数量，假设没有内存限制。B：与 Sycamore 类似的布局上的一组电路的估计硬度作为量子位数量和周期数的函数。硬度可以代表 RCS 的经典计算成本。如果 Frontier（当前最大的超级计算机）以峰值性能运行并且没有内存限制，研究还用等高线表示 FLOP 计数的计算时间。C：使用 MPS 相关方法实现 10^−4 的有限保真度所需的键维数。研究使用键维数（以及内存）作为计算成本的指标。研究证明当前的实验远远超出了 Frontier 的内存容量。研究人员声称，其演示超出了现有经典超级计算机的能力，他们最新的量子计算机比被视为该领域领先者的中国实验室的演示更强大。研究除了与2019年的53量子比特Sycamore量子处理器相比，还与中国超导量子计算系统祖冲之号进行了性能比较。图｜模拟的计算成本估计。第二列显示了假设没有内存限制的随机线路计算单个输出幅度所需的 FLOPS 数。这为每个电路的采样模拟的计算难度提供了一个下限。最后三列指的是模拟 100 万个比特串的噪声采样的成本。研究使用 Frontier 的规格进行估计，理论峰值性能为 1.685 × 10^18 FLOPS，分布在每个 128 GB RAM 的 GPUs 上。研究假设 FLOP 效率为 20%，并在计算成本中考虑了模拟的低目标保真度 。实验表明，使用世界领先的超级计算机Frontier 将需要6.18秒的时间来执行谷歌2019年的53量子比特Sycamore量子计算机的计算。相比之下，56个可编程超导量子计算系统祖冲之号将需要25.3分钟。然而，要达到其最新的谷歌第二代Sycamore量子处理器的计算能力，将需要47.2年的时间。这意味着，新一代 的Sycamore量子处理器的性能比 2019 年的强大 2.41 亿倍[4]。这一突破性的研究再次证明了量子计算的巨大潜力。谷歌的第二代Sycamore量子处理器不仅在技术上超越了前一代产品，而且在性能上也远超过了目前的经典超级计算机，该研究为实现实用量子计算迈出了重要的一步。剑桥量子公司 Riverlane 的首席执行官 Steve Brearley 表示：“这是一个重要的里程碑。关于我们是否已经达到或确实能够达到量子霸权的争议现已得到解决。”量子初创公司 Universal Quantum 的首席执行官 Sebastian Weidt 表示，量子计算机需要展示更多实际任务，这是量子优势的一个非常酷的展示。尽管这在学术上是一项伟大的成就，但所使用的算法在现实世界中并没有真正的实际应用。量子客也支持这样的观点，我们在迈向实用量子计算的时代时，量子计算机预估需要拥有数千个量子比特的支持，才能真正开始为社会提供价值。[1]https://arxiv.org/abs/2005.06787[2]https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5[3]https://arxiv.org/pdf/2304.11119.pdf[4]https://ca.news.yahoo.com/breakthrough-quantum-computer-instantly-makes-171316796.html声明：此文出于传递更多信息。若有错误或侵权，请联系
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请
点击举报。
