谷歌的量子計算機為什么遭到專家的質疑？

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，一些業內研究人員表示，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出品的機器在學術界一直頗受爭議，此前表示自產的計算機速度更快的言論已經遭到質疑。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。這種算法確定了當面臨一系列潛在解決方案時一個特定函數的全局極小值，即在給定一系列選項時，它能夠確定完成一個任務所需的最優解決方案。普通的數字計算機在0和1的二進制系統上運行，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，從而得出差別的結論。

“我們發現，當問題涉及將近1000個二進制變量時，量子退火算法要比傳統的模擬退火更快地輸出結果。”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，”瑞士蘇黎世聯邦理工學院Matthias Troyer表示，“這個實驗設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的優勢大大降低。而其他更復雜的問題，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。”

而且，值得注意的是，D-Wave是一款專業硬件，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設備也能實現目前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，”麻省理工學院 Scott Aaronson表示，“但是它是否能夠實現’真正的量子速度’仍有待觀察。‘”

那么，有明確的證據能證明高速量子計算實現的可能性嗎？

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，轉化為資本。但是，Aaronson認為，他們的“量子相干性”（或者說“態之間的關聯性”）——量子計算機需要的一些重要量子性質——并沒有精工細活研發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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