谷歌的量子計算機為什么遭到專家的質(zhì)疑？

強大的量子計算機真的要來了嗎？谷歌日前宣布該公司推出的D-Wave量子計算機在解決問題時能夠比其他任何計算機都快出一億倍，并且能夠極大地推動人工智能的進步。然而，一些業(yè)內(nèi)研究人員表示，谷歌的這些說法有些夸張了，其實并沒有比普通的計算機快多少。為什么呢？

谷歌做了什么來推動量子計算機？

2013年，谷歌向加拿大本拿比公司D-Wave購買了一臺量子計算機。D-Wave出品的機器在學(xué)術(shù)界一直頗受爭議，此前表示自產(chǎn)的計算機速度更快的言論已經(jīng)遭到質(zhì)疑。如今谷歌再推出了看似是迄今為止最強大的量子計算機，號稱快出1億倍。

D-Wave計算機如何運作？

據(jù)悉，谷歌此次宣布的重要佐證就是"量子退火"算法。這種算法確定了當(dāng)面臨一系列潛在解決方案時一個特定函數(shù)的全局極小值，即在給定一系列選項時，它能夠確定完成一個任務(wù)所需的最優(yōu)解決方案。普通的數(shù)字計算機在0和1的二進制系統(tǒng)上運行，稱為“比特”（bit）。但量子計算機可以在量子比特（qubit）上運算，可以計算0和1之間的數(shù)值。

谷歌如何獲得如此大幅的速度提升？

谷歌團隊將D-Wave與一臺運行模擬退火軟件的普通計算機進行比對。顧名思義，這個軟件試圖模擬能源景觀的探索過程，但不像D-Wave，它不能通過量子隧道走捷徑，因此運行起來會更慢一些。D-Wave系統(tǒng)是硬件編碼在自身量子陣列里運行量子退火算法。最重要的是，谷歌在這兩臺計算機都測試了計算量較大的問題，從而得出差別的結(jié)論。

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)問題涉及將近1000個二進制變量時，量子退火算法要比傳統(tǒng)的模擬退火更快地輸出結(jié)果。”谷歌Hartmut Neven寫道，“快了不止1億倍。”

其他人怎么看？

“你需要仔細地研究文章，”瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Matthias Troyer表示，“這個實驗設(shè)置的問題本來就是一個對普通模擬退火很難，而對D-Wave很容易的問題。”也就是說，D-Wave占有了很大的主場優(yōu)勢。

Troyer指出，把模擬退火的算法進行一下改進，就能使得D-Wave的優(yōu)勢大大降低。而其他更復(fù)雜的問題，在普通計算機上運行的速度甚至比D-Wave更快。“聲稱’快出1億倍‘的說法對公眾是一種誤導(dǎo)。”

而且，值得注意的是，D-Wave是一款專業(yè)硬件，成本高達1000至1500萬美元。正如谷歌在其論文中所描述的那樣，一臺相似的但不是量子計算的專業(yè)設(shè)備也能實現(xiàn)目前D-Wave的計算速度，盡管他們沒有對這個進行研究比對。

所以，谷歌是想蒙蔽我們的眼睛嗎？

也不完全是。Neven在文章結(jié)尾處表示，其他算法也有可能超越D-Wave，只是谷歌認為隨著D-Wave的日漸強大，其他那都不是事兒。

然而并不是所有人都這么相信D-Wave。“ D-Wave目前的能力證明誠然是令人印象深刻的，”麻省理工學(xué)院 Scott Aaronson表示，“但是它是否能夠?qū)崿F(xiàn)’真正的量子速度’仍有待觀察。‘”

那么，有明確的證據(jù)能證明高速量子計算實現(xiàn)的可能性嗎？

也許有——但也需要新的硬件。D-Wave的目標只是讓量子計算機盡可能快地走向市場，轉(zhuǎn)化為資本。但是，Aaronson認為，他們的“量子相干性”（或者說“態(tài)之間的關(guān)聯(lián)性”）——量子計算機需要的一些重要量子性質(zhì)——并沒有精工細活研發(fā)出來的量子芯片那么好。

谷歌也正押注其中——該公司聘請了外部研究人員來建立自己的量子芯片團隊。而IBM最近也獲得了來自美國政府的資金來研發(fā)自家的版本。Aaronson表示，兩者看起來似乎都很靠譜。但是，時刻分清楚實力和營銷熱點仍然重要。

via Newscientist

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