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量子霸权里程碑!谷歌量子计算机6秒内实现47年计算,超越地球超算

发布时间:2023-07-18 10:48:03

谷歌再次实现了「量子霸权」?

近日,谷歌宣称,他们的量子计算机在短短6秒,兑现地球最先进计算机47年的计算量。

没错,47年被凝结成瞬间。谷歌探讨团队的最新展示已宣布在arxiv上。

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论文地址:https://arxiv.org/pdf/2304.11119.pdf

论文称,谷歌最新Sycamore量子处理器日前占有70个量子比特,而2023年版本只有53个量子比特。

量子比特的增添,意味着允许成倍地提高量子计算机的性能,这使得新处理器的稳健性大约是昔日的2.41亿倍。

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最新酌量将标志着,量子计算迎来里程碑时刻。

凭借其计算与众不同,谷歌的量子计算机有望彻底改变涵盖人工智能在内的各个领域。

往时所未有的速度解决复杂问题,有望解锁下一代人工智能模型,突破许多领域从未超越的界限。

47年被凝结成瞬间

每个量子比特允许同时存在于0、1或叠加的状态,因此存储和处理这种级别的量子讯息的能力很不容易,尽管是最快的经典计算机也无法比拟。

谷歌团队在一篇论文中表态,量子计算机有望执行超出经典计算机能力的任务。

「我们根据更始的经典方法估算了计算成本,并标明我们的实验超出了现有经典超级计算机的能力?!?/p>

就算是田纳西州的Frontier超算(这早已是如今全世界最快的超算了),也碰不了量子计算机的瓷。

当然前提是量子计算机释放出本身的潜力。

出于传统的计算机用二进制的代码语言运行,仅限于0和1,以及双重状态。而量子计算机超越了这个限制。

但是,刻下探索人员还无从注定谷歌量子计算机的制造成本究竟是多少。但变革性的计算能力是毋庸置疑的。

根据谷歌团队的说法,Frontier超级计算机只需6.18秒即可匹配谷歌-53量子比特计算机的计算结果。

然而,一样的一台Frontier则需要47.2年才能与谷歌最新的70量子计算机所能供应的的计算能力相匹配。

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领域内的许多专家都认为谷歌的新量子计算机是一项严重进步。

剑桥量子公司Riverlane的CEO Steve Brierley将谷歌的进步称为一个「严重里程碑」。

「量子霸权?这个问题我们不用再争论了?!?/p>

相似,苏塞克斯量子技术中心主任的一位教授赞扬谷歌解决了传统计算机难以计算的某些指定学术问题。

他强调,在我们现时要紧的下一步,是创办没准纠正自己固有操作错误的量子计算机。

即使IBM尚未对谷歌最新的量子计算机置评,但明显,谷歌在量子计算领域的这一进展激发了全球探究人员和公司的协同关注。

毫无疑问,这将为计算技术的发展开辟新的前景和竞争。

思考中,团队提到噪声与相干演化相竞争,并破坏了长程相关性,这使得充分利用近期量子处置器的计算能力成为一个宏壮的挑战。

探求人员进行了随机电路采样(RCS)实验,在这些实验中,他们铁定了由量子动力学和噪声之间的相互效用驱动的不同阶段。

在量子计算中,这涉及通过运行随机电路,并分析结果输出来测评量子计算机的性能,以评估其解决复杂问题的能力和作用。

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在电路深度的驱动下,系统首先经历动态相变,其中输出分布不再集合在比特串的一部分中。第二个是由噪声驱动的切换。

利用交叉熵基准,探求人员侦察到了阶段边界,这允许定义噪声量子演化的计算复杂性。

在模拟的预计计算成本,比起经典计算机,53量子比特完成1百万个噪音样本比其快6.18秒。而70量子比特要快47.2年。

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最终,谷歌团队映现了一个24周期70量子比特的RCS实验,预计保真度为1.7-107%,这意味着在同样保真度下,电路体积增进了约60%。

谷歌根据立异的经典方法估算了计算成本,并标明了新量子计算机有着超出了现有经典超级计算机的能力。

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70量子比特的Sycamore兑现了量子特长

谷歌团队表示,虽说迄今为止RCS已经取得了成功,但寻找近期噪声量子处置器的实际应用如故是一个特殊的挑战。他们进行的实验就供应了量子动力学怎样与噪声相互效力的研究。

观察到的相界为高噪声量子器件或将确切利用其计算能力的7个体系供给了定量率领。

在弱噪声阶段,全局相关性主导XEB,这一事实?;ち薘CS免受欺骗的攻击,这些都是将来应用的设计方向。

「量子霸权」成乌龙?

其实,早在2023年,谷歌便声称达成了量子霸权。

探求人员在NASA网站上发表的论文一经发布,便引起了轰动。

论文称,谷歌处置器恐怕在3分20秒内执行一个计算,而用日前最强大的超级计算机Summit进行相通的计算,需要约10000年。

随后,谷歌这篇论文正式在Nature上重磅宣布。

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论文通讯作者 John Martinis 和同事描述了实现量子霸权所取得的技术进展。

他们研制了一台由54个量子比特组成的处置器 (名为 Sycamore 处理器)。

该处理器利用量子叠加和量子纠缠兑现的计算空间与经典比特所能达到的相比,完成了指数级的扩张。

由于有1个量子比特不可有效工作,处置器实际只用了53个量子比特。

斟酌团队开发的纠错流程可以保证较高的运算保真度 (高达99.99%)。

为了测试该系统,团队设计了一项对量子电路产生的随机数字进行采样的任务。

对于经典计算机来说,这一任务的难度会随量子电路中量子比特数的投入而扩充。

最终,量子处理器在200秒左右的时间内从量子电路中采集了100万个样本,而正在最强大的超级计算机大约需要1万年的时间才能实行这一任务。

Nature表态,「谷歌实行量子霸权无疑是一项了不起的成就」。

然而,针对谷歌「量子霸权」事件的批判和疑惑也随之而至。

IBM 团队写道,「在一个经典的系统上,相通的任务的理想模拟可以在2.5天内兑现,而且保真度要高得多?!?/p>

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这意味着谷歌实际上并没有显出出量子霸权,而且竞争仍在如旧。

微软、IBM也下注

除了谷歌,IBM、微软也在量子计算机上押注将来。

在微软看来,将来十年最大的研发可能是在聚变能源、人工智能和量子计算领域。

6月,CEO纳德拉曾公布了微软浩大目标,10年内建造出量子计算机。

将将来250年的化学和材料科学进展压缩到未来25年。

Azure Quantum Elements经过整合高性能计算(HPC)、人工智能和量子计算的最新突破,允许加速科学涌现。

值得一提的是,Azure Quantum中的Copilot帮助科学家使用自然语言来推理复杂的化学和材料科学问题。

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前段时间,IBM量子计算机登上了Nature封面。

IBM、加州大学伯克利分校的Nature论文显示了,一条通往有用量子计算的道路。

商讨第一次证明,100+量子比特的量子处理器,允许产生准确结果,并达到超越领先的经典方法。

最要紧的是,无需纠错就可超越经典计算机。

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论文中,思考人员在IBM127量子比特鹰(Eagle)量子处置器上模拟了磁性材料的行为。

至关主要的是,他们设法绕过了「量子噪声」,取得了可靠结果。要知道,量子噪声会引入计算误差,是这项技术的关键障碍。

有商量统计,自2023年以来量子计算的投资走势不断上涨。

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与经典计算相比,量子计算具有彻底改变行业和以指数级速度解决复杂问题的潜力。

量子计算机的突破也许会彻底改变许多领域,从药物涌现到气候建模、金融建模,甚至人工智能,其潜力是宏壮的。

具体来讲,对不同领域的效率:

-密码学:增强加密和解密算法。

-药物展现:加速新药的开发。

-优化问题:解决复杂的优化挑战。

-机器学习:革新模式鉴别和数据分析。

-财务建模:加强财务风险分析和预测。

-材料科学:造型具有既定特性的刚刚起步材料。

-天气预报:提升天气预报的正确性。

-量子化学:模拟和探索化学效应。

-人工智能:增强人工智能算法和训练模型。

本次,谷歌的新量子计算机标志着速度和潜力的突破性进步,开启了一个具有跨多个行业变革意义的计算新时代。

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