中科院打臉谷歌：普通電腦追上量子優越性，幾小時搞定原本要一萬年的計算

谷歌量子計算，曾經號稱可以在200秒內完成普通超級計算機一萬年完成的任務。

沒想到，這種量子優勢如今被中科院理論物理研究所的研究人員打破了:他們用普通CPU在幾個小時內就完成了原本認為需要一萬年才能完成的計算，并認為現在的量子計算機完全可以被超越。

ACM計算獎獲得者Scott Aaronson同意這個結論:

我認為他們是對的如果有足夠強大的超級計算機，他們可以在幾秒鐘內模擬這個任務

最近，《科學》雜志上發表了一篇關于此事的文章讓我們來看看發生了什么

無法超越為你優化

來自中科院理論物理研究所的張盼團隊發表了一篇名為《解決Sycamore量子優勢電路的采樣問題》的論文，展示了打敗Google量子計算機Sycamore的全過程。

針對谷歌量子優勢的任務，本文提出了一種新的模擬方法，即經典算法的張量網絡法要說有多好，它可以用很多GPU進行并行計算使用512個GPU的計算集群，該團隊計算了9萬億個數字字符串中的100萬個輸出模式，耗時15個小時

如果將這種算法應用到超級計算機上，同樣的任務可以在幾十秒內完成如果這個任務是為梧桐做的，大概需要200秒，超級計算機需要一萬年才能完成

谷歌量子計算芯片，郵票大小。

該團隊還認為，像Sycamore一樣，它不需要過于追求精度用團隊張量表示量子比特屬性之間的關系，Sycamore量子比特的相互作用描述為3D張量網絡

因此，他們在3D張量網絡上鉆洞，切割一些連接來簡化關系，降低計算復雜度，用精度換取速度這種收縮張量網絡的方法使得模擬量子芯片成為可能

數據證明，完成任務過程中僅丟失8行代碼，計算速度提升256倍并且保真度保持在0.37%，高于梧桐的0.2%各種數據擺在眼前，量子優勢突然變得不那么香了

量子優勢挑戰，成立

面對這一結果，谷歌量子AI首席研究員塞爾吉奧·博伊索回應稱，這只是賽道上的短暫超車，優勢不會持續太久從量子計算時代開始，谷歌就從未否認經典算法會不斷改進

可是，谷歌也表示:

我們認為這種經典算法趕不上2022年后的量子電路。

畢竟，當Sycamore誕生時，超級計算機只能對它執行的任務望而卻步制造量子計算機就是執行將淹沒普通計算機的任務

對于量子計算機來說，所有任務的潛在解都可以看作是同時在量子位之間搖擺的量子波這些量子波相互干涉，錯誤的答案會相互抵消，正確的輸出會彈出來

換句話說，這種干涉使量子計算機能夠拆分大量數據進行計算。

以Sycamore為例，它將量子位設置為0，1或0和1的任意組合，這使得它可以同時處理大量輸入。

Sycamore是一臺擁有53個量子位的量子計算機它的量子電路是由超導金屬制成的微型諧振電路，可以對0到253的任意數字進行編碼，甚至可以一次性對所有數字進行編碼

谷歌表示，Sycamore可以擊敗IBM開發的超級計算機SummitSummit擁有9，216個CPU和27，648個GPU

IBM馬上反駁，說谷歌所謂的同樣任務的超級計算機需要一萬年，只是在特定的算法上一旦算法優化，Summit完成同樣的任務只需要2.5天左右

關于量子優越性的爭論，在業界和學術界從未停止過張團隊的這篇論文用實例證明了量子優勢在現階段仍然可以被普通計算機打敗

還有一點

張團隊的研究成果凸顯了量子計算機相對于傳統計算機的缺陷，對更高級的量子優勢實驗提出了更高的要求張建議，應該找到一些實際應用來展示量子電路的優勢

當然，普通計算機打敗量子優勢并不意味著量子電路的衰落即使與超級計算機相比，Sycamore也需要更少的操作步驟和功率

參考文章: