谷歌Willow量子芯片有進(jìn)步 但離實(shí)用還很遙遠(yuǎn)

極客網(wǎng)·極客觀察12月13日 12月9日，谷歌CEO桑達(dá)爾·皮查伊在社交媒體X上發(fā)布消息稱，量子芯片Willow取得關(guān)鍵進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)誤率的指數(shù)級(jí)降低，破解了量子計(jì)算領(lǐng)域困擾研究人員30多年的大難題。

谷歌量子AI創(chuàng)始人Hartmut Neven表示：“一般來(lái)說(shuō)，使用的量子比特越多，出現(xiàn)的錯(cuò)誤也就越多，系統(tǒng)也會(huì)變得越經(jīng)典（經(jīng)典計(jì)算機(jī)）。”

谷歌用所謂的隨機(jī)電路采樣（RCS）基準(zhǔn)測(cè)量Willow的性能，也就是用一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)難處理的任務(wù)測(cè)試量子計(jì)算機(jī)。測(cè)試證明，Willow芯片在不到5分鐘的時(shí)間完成了當(dāng)今先進(jìn)超級(jí)計(jì)算機(jī)需要一千萬(wàn)億億億年（10的25次方，或102?）才能完成的計(jì)算。

量子計(jì)算研究者會(huì)用各種標(biāo)準(zhǔn)評(píng)測(cè)量子計(jì)算機(jī)，谷歌用的是RCS，它認(rèn)為這是測(cè)試任何量子算法的最低門(mén)檻。如果量子計(jì)算機(jī)無(wú)法在RCS測(cè)試中獲勝，也就無(wú)法打敗其它量子算法。IBM、Honeywell等企業(yè)也在研究量子計(jì)算機(jī)，它們的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是“量子體積”（quantum volume），評(píng)估的是量子系統(tǒng)更廣泛的能力，關(guān)注量子交互、整體可靠性。

Willow還有一個(gè)特點(diǎn)，隨著量子比特?cái)?shù)量的增加，錯(cuò)誤并不會(huì)增加，也就是說(shuō)谷歌可能解決了錯(cuò)誤修正問(wèn)題。

谷歌量子計(jì)算芯片Willow實(shí)用性并不強(qiáng)

盡管如此，我們不能高興得太早，美國(guó)VC公司Runa Capital的高管Francesco Ricciuti說(shuō)：“量子計(jì)算需要ChatGPT時(shí)刻，但Willow不會(huì)成為這樣的時(shí)刻?！币簿褪钦f(shuō)，谷歌的量子計(jì)算芯片在真實(shí)世界實(shí)用性仍然不強(qiáng)。

Francesco Ricciuti解釋稱，谷歌宣稱的成功是基于任務(wù)、基準(zhǔn)測(cè)試得出的結(jié)論，這種成功并不是基于實(shí)用性得出的。Francesco Ricciuti稱：“谷歌定義一個(gè)非常高難度的問(wèn)題，普通計(jì)算機(jī)難解決，但量子計(jì)算機(jī)可以。谷歌的成就當(dāng)然值得肯定，但并不意味著實(shí)用。”

薩塞克斯大學(xué)（University of Sussex）量子計(jì)算教授Winfried Hensinger肯定了谷歌的成績(jī)，他說(shuō)，谷歌Willow芯片是量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)里程碑，它緩解了錯(cuò)誤問(wèn)題。

Winfried Hensinger語(yǔ)氣一變，隨后說(shuō)，相對(duì)于實(shí)用計(jì)算，Willow還是不夠，如果想解決真正重要的工業(yè)問(wèn)題，量子計(jì)算機(jī)需要數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的量子比特，而Willow只有可憐的105量子比特。

還有，谷歌Willow是基于超導(dǎo)量子比特技術(shù)開(kāi)發(fā)的，它對(duì)冷卻有極為苛刻的要求，也就是系統(tǒng)如果想擴(kuò)展難度極大。

Winfried Hensinger說(shuō)：“如果是幾百萬(wàn)個(gè)量子比特，溫度要達(dá)到絕對(duì)零度水準(zhǔn)，用超導(dǎo)量子比特技術(shù)搭建量子計(jì)算機(jī)是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的。”

谷歌承認(rèn)RCS基準(zhǔn)測(cè)試并沒(méi)有“已知的真實(shí)世界應(yīng)用”，它只是用量子系統(tǒng)做了一些有趣的模擬測(cè)試，獲得一些新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)仍然是經(jīng)典計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的。未來(lái)谷歌將會(huì)跨入經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法進(jìn)入的算法領(lǐng)域，關(guān)注在真實(shí)世界中實(shí)用、具備商業(yè)潛力的問(wèn)題。

谷歌量子計(jì)算芯片Willow讓人類(lèi)離實(shí)用量子計(jì)算機(jī)更近一步

Winfried Hensinger和Francesco Ricciuti認(rèn)為，人類(lèi)一直想打造實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)，谷歌Willow增強(qiáng)了人類(lèi)的信心。

芝加哥大學(xué)教授 Andrew Cleland說(shuō)：“依我之見(jiàn)，人類(lèi)離實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)還很遙遠(yuǎn)，谷歌的進(jìn)步很重要，也很必要，它讓我們離目標(biāo)近了一些?！?/p>

英國(guó)Glasgow大學(xué)教授Martin Weides認(rèn)為，谷歌設(shè)定了路徑，讓我們朝著搭建“容錯(cuò)”量子計(jì)算機(jī)的目標(biāo)更近了。所謂容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)，就是說(shuō)它可以捕捉錯(cuò)誤并修正。

有人擔(dān)心Willow將會(huì)威脅銀行加密系統(tǒng)和比特幣，萊斯大學(xué)（Rice University）計(jì)算機(jī)助理教授Tirthak Patel認(rèn)為這種威脅被夸大，破解先進(jìn)加密系統(tǒng)需要更強(qiáng)的量子芯片，遠(yuǎn)比Willow強(qiáng)大。

Tirthak Patel肯定了谷歌的進(jìn)步，他認(rèn)為Willow在一些場(chǎng)景中超越了超級(jí)計(jì)算機(jī)，原本有很多人質(zhì)疑量子計(jì)算的潛力，Willow可以讓他們更信服。

萊斯量子計(jì)劃（Rice Quantum Initiative）研究人員Kaden Hazzard指出，人類(lèi)想用量子計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)反應(yīng)并尋找新藥物，想用它解決量子力學(xué)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)新材料，或者研究更好的反應(yīng)催化劑，這樣的量子計(jì)算機(jī)還沒(méi)有誕生，可能還要等很多年。

Tirthak Patel認(rèn)為，優(yōu)化天氣預(yù)報(bào)、提高供應(yīng)鏈效率的量子芯片可能會(huì)更早出現(xiàn)，它們的能耗會(huì)比超級(jí)計(jì)算機(jī)更低，此類(lèi)量子計(jì)算機(jī)不需要太多的量子比特，即使沒(méi)有先進(jìn)的降低錯(cuò)誤率的技術(shù)，也是有可能應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)的。

Tirthak Patel還說(shuō)：“當(dāng)前科學(xué)家和工程師的最大任務(wù)是證明量子計(jì)算在不同現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的實(shí)用性，雖然谷歌的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有做到這一點(diǎn)，但仍然算是一個(gè)里程碑?！保ㄐ〉叮?/p>

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