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2018年都要过完了,量子霸权还是没有实现

摘要: 鉴于2018不剩多少存量,我们今天应该可以认为:量子霸权在今年并没有到来,科学家们的预测似乎不大靠谱。

图片来源:视觉中国

图片来源:视觉中国

文|脑极体

大概很多人都有这样一个习惯:每到年末回想往事的时候,打开年初自己写下的计划,会突然老脸一红。沉默一会儿之后,我们默默撕碎它,开始写明年的计划——预备一年之后再撕。

这是人之常情,往往也是新技术的常态。

在我们年底疯狂预测明年一定要有什么技术突破的时候,往往不会想到这话第二年其实还能说一遍。

比如说,量子计算领域有个特别著名的概念,叫做“量子霸权”。这个概念很好理解,就是说有一天量子计算将可以超越人类所有超级计算机,继而证明计算的未来将完全由量子计算来把控。

由于这个概念有清晰的参照系可供对比,所以理论上“量子霸权”将会在特定的某一天宣布实现。毫无疑问,这将是人类计算史上屈指可数的里程碑式成就。

如果我们去搜索引擎上搜“量子霸权”,然后把时间范围定在一年前的今天。会发现中外很多量子计算从业者,包括这个领域的顶级科学家,都言之凿凿预测了一件事:量子霸权将在2018年实现。

诸位看官,这个年头媒体不光要手快,更重要的是有好的记忆力。鉴于2018不剩多少存量,我们今天应该可以认为:量子霸权在今年并没有到来,科学家们的预测似乎不大靠谱。

当然了,嘲讽不是重点,我们希望回顾的是这次错判背后的逻辑。究竟还要经历多少斗兽场中的腥风血雨,量子霸权的桂冠才能被摘下?

每次想要开香槟的时候,都有人说再等等

其实2018年,量子计算的各路玩家并没有闲着,上半年甚至有点疯狂输出的意思。

在2017年年底,IBM 公布消息称,已经研发出了“支持50 个量子比特的计算机”。这件事在当时引燃了新一轮量子霸权竞速赛,也是在IBM的消息公布后,很多业内人士都乐观估计,支持更多量子比特的计算机将相继诞生,继而判断量子霸权将在一年内实现。

几个月之后,IBM的老对手英特尔宣布量产了 49 量子比特的计算芯片。似乎强调在工程化与实用性上自己更胜一筹。人们对于量子霸权的期待也更加浓厚。

而纵观2018,距离量子霸权成就最近的,还是行业内的头号玩家谷歌。似乎秉承着“绝不让英特尔和汪峰抢到头条”的战略,谷歌在3月份马上公布了名为Bristlecone的芯片,并宣称这款芯片可以支持72个量子比特的计算。谷歌相关团队负责人John Martinis在当时提出,Bristlecone已经可以支持超越所有经典计算的量子计算,并认为年内就会实现“量子霸权”。

剧情发展到这,似乎量子霸权已经唾手可得。稍微提及一下,一般意义上认为,能够实现量子霸权必须满足两个条件:实现80至100量子比特数的量子计算,并且错误率小于1%。当然不同的理论验证和数学模拟,会让这个条件有各种版本上的出入。

不管怎么说,在硅谷还没开春的时候,量子霸权的春天已经到了,一场属于量子的皇图霸业似乎就要在今年展开旌旗。

然而并没有。

每当有人要开量子霸权这瓶香槟的时候,总会有人跳出来表示,哥们儿咱再等等吧。

年度打脸的主角是阿里。5月,众多科技媒体报道了,阿里达摩院量子实验室参考了谷歌发表的量子芯片计划,对其运作模式做了模拟。结果证实谷歌的量子芯片可能还远远达不到超级计算机的水平,所谓量子霸权近在眼前似乎有点过于乐观了。

这个模拟结论得到了学术界的广泛认可,同时也被视为中美在量子计算领域的又一次隔空交锋。

需要注意的是,谷歌发布的Bristlecone芯片,既没有推出量产实物,也没有发布经过同行评议的论文和测试结果,只有对其架构的一篇解释。所以这芯片到底是什么情况,除了谷歌自己也没人清楚。

谷歌确实把开香槟的日子推迟了,但也不是就此做罢。上个月的新消息称,谷歌开启了一项与NASA的量子计算合作,将利用NASA的超级计算机Pleiades,通过谷歌云来验证Bristlecone的计算能力到底达到了什么水准。

这个计划又被很多媒体称为“向量子霸权的最后冲刺”。不管结论如何,我们都可以知道两件事:

  1. 谷歌确实是世界上距离量子霸权最近的一家公司;
  2. 量子霸权今年没戏了。

看似已经在成功边缘疯狂试探的量子霸权,怎么就这么困难呢?

最后一公里遍布荆棘:“量子霸权”到底什么情况?

看起来通往量子霸权之路,已经来到了最后的boss战。似乎只要谷歌、IBM这样的大佬在疯狂输出两把就通关了。

然而实际情况中,量子计算的这最后一公里,很可能比发布会PPT上描述的要远的多。

我们采访过一些量子计算领域的科学家,基本可以得出这样一个结论,今天科技公司聚焦在量子比特数上的“军备竞赛”,大部分都不提一个关键问题:如何克服量子噪音。

在量子计算当中,实现量子比特数增加固然重要,然而更重要的是要对量子纠缠实现足够长时间的稳定控制,也就是量子系统的相干控制能力。

量子态是极其不稳定的,任何干扰都会造成巨大的噪音,即使在绝对零度的低温下,量子纠缠还是会产生大量噪音干扰,导致计算结果出现巨大偏差。

因此所有抛开控制力和纠错能力,仅以量子特别数谈“量子霸权”,基本是一种商业尬吹式耍流氓。

回过头来看,三大计算巨头的量子霸权追赶游戏,都只能“宣布我做了什么”,却不能“证明我做了什么”。没有可开源测试的实物、没有经过同行评议的论文、没有详实的多条件实验数据——甚至往往没什么数据,只有概念解释和一篇通告而已。换言之,2018我们经历的量子计算大动作,市场层面的意义或许远大于科学层面的。

抛开量子比特数的疯狂攀升,我们会发现量子霸权距离被实际证明,很可能还有非常远的路要走。而且即使证明了量子霸权存在,那一天距离量子计算真正投入到某个特定场景应用还是有很远的路要走。

今天量子计算必须在超低温下才能保证较低的错误率,这导致了应用成本和场景受到了巨大的限制。而且连贯率和使用时间,也都是目前难以攻破的应用障碍。

我们依旧可以坚定地相信,量子计算是一场宏大,甚至可以说唯一的未来。如果我们把远景和近景融合在一起,或许也就能够理解为什么量子霸权一直都处在“疯狂试探”的状态里。

大势与小情:“空城计”为何不得不唱

我们可以尝试站在一家巨型上市公司项目发言人的角度,想想为什么总是要在量子计算这件事上表现地“特别乐观”。

首先,在数学和算法层面,今天已经有足够证据证明“量子优势”是确实存在的。所以从技术上这条路必须走下去。

某个时间点上,随便一台量子计算机,都会快过“太湖之光”一千多倍,这当然是任何科技势力都输不起的未来。谁先抢到未来船票也就自然变成了一场竞争。这一年中,各个国家、各科技巨头,以及资本势力,都开始密集押宝量子计算。

去年年底,美国国会进行了“确保美国在量子技术世界领先地位”的听证会。随之今年欧盟、英国、加拿大、日本都开始大手笔投入量子计算研究,这场竞赛中国当然也没有缺席。

同时,量子计算创业公司这个新鲜玩意开始携带着大笔资金进场,它们的出现证明了资本开始对这一领域产生了直观期待。

全面火热的情况下,科技巨头的境遇问题也就被衬托了出来:它们确实最有优势,也在做实事;然而相比于大部分还在概念中酝酿的学术界和创业公司计划,巨头的量子计算项目已经来到了深水区,面临的问题也最复杂。

一方面必须疯狂甩钱,一方面又必须要向社会和股市交代一些什么,将每次取得的成绩进行一些可忍受范围内的夸大,也就顺理成章变成了行业惯例。

要知道,能做量子计算的数来数去一共就那么几家,任何一家略微“虚张声势”一下,其他对手就近乎必须证明自己并没有落后。

于是我们看到了这样一幅画面:左手是行业人士的乐观估计,右手是现实世界的无数问题,中间是站在斗兽场里,不知何时能杀出重围的量子霸权。

无论如何,这项事关人类未来的技术,在这一年中并非没有进展。而且中国的量子计算事业正在以肉眼可见的速度奔跑。潘建伟院士的团队在今年继续为我们带来惊喜,阿里发布了量子计算模拟器“太章”,华为、百度、腾讯分别亮出了自己的量子规划与团队。前不久美国对中国的“新技术禁令”中,量子计算相关技术和AI算法并列第一,足见我们的量子计算已经来到了某个不可小觑的新阶段。

由衷希望,量子霸权的大新闻并不会让大家等很久。我相信问题不大。

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本文系作者 脑极体 授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
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