6 秒內完成47年運算， Google量子計算機輕松碾壓世界第一超算

Callejon

爾定律已逼近極限，量子計算將帶領人類進入一個全新的領域。

近日， Google 在 arxiv 上發(fā)表了一篇關于量子計算機的論文，并宣稱他們的量子計算機在短短 6 秒內就完成了世界上最先進計算機 47 年的計算量。

研究論文顯示， Google 最新 Sycamore 量子處理器從 2019 年 的 53 個量子比特飛躍到了現(xiàn)如今的 70 個量子比特。

需要說明的是，作為量子計算機的基本信息單元，量子比特數(shù)（英語：quantum bit）是評估量子計算機運算能力的一個重要參數(shù)。量子比特數(shù)越大，計算機中的組件就越多，能夠以指數(shù)方式執(zhí)行的計算就越多。

因此，新處理器量子比特數(shù)量的增加意味著其性能得到了成倍的提高，與此同時，論文也顯示，新處理器的穩(wěn)健性也大約是以前的 2.41 億倍。

事實上，無論是「口頭」，還是「實際」，Google 從未放棄對量子計算機的研發(fā)。

早在 2019 年 9 月 20 日， Google 在 NASA 上發(fā)表了一篇關于量子計算機的論文，聲稱其研發(fā)的量子計算機在全球首次實現(xiàn)了「量子霸權」（即代表量子計算機能比傳統(tǒng)計算機更好地解決一個特定計算問題），成功在 200 秒內完成了彼時最為強大的超級計算機 Summit 需要 1 萬年才能完成的計算。

當時他們用到的正是由 54 個量子比特組成的 Sycamore 量子處理器，只不過有 1 個量子比特出現(xiàn)故障，處理器實際上只用了 53 個量子比特。

消息一出，引發(fā)了全球各界人士的關注，也因此引起了不少業(yè)內人士的質疑。IBM 科學家通過改進算法發(fā)現(xiàn)，同樣任務的理想模擬可以在 2.5 天內完成，而且保真度要高得多。盡管在外行看來，可能這個結果并不理想，但對于量子領域的科學家而言依然意義重大，因為其第一次直觀地展示了「量子霸權」的威力。

▲ 圖片來自：WSJ

時隔五年后，以超級計算機為代表的傳統(tǒng)計算機也獲得了井噴式發(fā)展。

在 2023 年 6 月發(fā)布的最新的超級計算機排名榜單中，第一名是由美國 AMD 和 HPE Cray 聯(lián)合制造的 Frontier 超級計算機，理論最大吞吐量達到 2 exaflops，即每秒兩次 quintillion 計算， 這意味著其計算能力達到了 Summit 超級計算機的十倍。

但在量子計算機的降維打擊下，「再粗的蚊子腿也拗不過大象」，二者之間的差距也變得愈加懸殊。

Google 研究團隊稱，F(xiàn)rontier 超級計算機需要 6.18 秒即可匹配 Google -53 量子比特計算機的運算結果，而匹配 Google 最新研制的量子計算機，F(xiàn)rontier 超級計算機至少需要花費 47.2 年。

劍橋量子公司 Riverlane 的 CEO Steve Brierley 更是將 Google 的進步稱為一個「重大里程碑」，補充道：「關于我們是否已經(jīng)達到或確實能夠達到量子霸權的爭論，現(xiàn)在已經(jīng)解決了。」

不過初創(chuàng)企業(yè) Universal Quantum 的 CEO Sebastian Vettel 也表示：「量子計算機需要展示更多實用功能。」

▲ 圖片來自：Funstec

作為參考，以下便是 Swarma Club 整理的 8 個關于未來量子計算機的具體應用：

在藥物領域，使用量子計算機或許可以根據(jù)病毒在不同人群中的傳播途徑，精準預測它們的變異方向并提前設計出特效藥。

在密碼學領域，破解 1024 位長的 RSA 算法，傳統(tǒng)計算機可能需要幾十萬年，而用一臺 512 量子比特的量子計算機理論上可以做到 1 秒破解。

在生物領域，通過量子計算機整合基因組、轉錄組、蛋白質組、代謝組和表型組的多套數(shù)據(jù)，重新定義一個物種是未來的研究重點和難點。

在天氣預報領域，使用量子計算機能大幅提高對天氣預報的實時測算，進而大幅提高預報準確率和延長預報天數(shù)。

在自動駕駛領域，汽車上配備量子計算機，能夠精準測量和運算出安全和舒適的駕駛場景所包含的要素。

在輔助設計領域，量子計算機通過連接人腦，將人腦所想畫面呈現(xiàn)于屏幕上，然后通過簡單的選擇，即可完成專業(yè)水準的設計。

在財務管理領域，量子計算機運算各類變量和參數(shù)，從而預測一個巨復雜系統(tǒng)的走向，甚至能夠測算出金融風暴發(fā)生的概率，做到未雨綢繆。

在生物演化領域，使用量子計算機或能建立時間分辨率為年、甚至天級別的地球歷史。

當然，關于量子計算的應用還有很多，如果想體驗更多具體落地的應用，不妨給予其成長足夠的時間，屆時我們都將在未來一一嘗試。

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收穫新知 謝謝大大