谷歌与美国国家航空航天局(NASA)和橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)合作，展示了在几秒钟内就能完成即使是最大最先进的超级计算机也需要数千年才能完成的任务的能力，实现了被称为量子至高无上的里程碑。

 

位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心(Ames Research center)的中心主任尤金·图(Eugene Tu)说:“量子计算仍处于起步阶段，但这一变革性的成就将推动我们向前发展。”“我们未来几十年的登月、火星等任务，都是由这样的创新推动的。”

 

量子计算是研究如何利用量子力学的独特特性，以远比传统计算机更快的速度解决某些类型的问题。有可能，美国国家航空航天局有一天会使用这些技术来支持太空任务，通过量子优化使任务时间表更高效，量子模拟支持现代航天器轻而坚固材料的设计——这只是举几个应用。这一里程碑是迈向未来的第一步。天富平台登录

 

埃莉诺·里费尔(Eleanor Rieffel)说:“取得量子优势意味着我们能够更快地做一件事，而不是所有的事都更快。”埃莉诺是这一研究结果的合著者，也是艾姆斯量子人工智能实验室的负责人。“尽管这一件事不是特别有用，但它已经被完成了，这是开创性的。”

 

本文描述了谷歌的Sycamore量子处理器为证明量子优势而进行的实验。量子计算机上的计算被称为“量子电路”。这些计算机科学抽象的工作方式就像程序一样，指定量子处理器要运行的一系列操作。

 

测试本身包括在量子处理器和传统超级计算机上运行随机量子电路。在没有量子处理器的情况下，要从随机的量子电路中得到结果是困难的，而且理论表明，即使在可以想象的最大的超级计算机上，超出一定尺寸的任务也可能不可能完成。你需要的数据单位比宇宙中的原子还要多。这是你所能做到的最接近不可能完成的任务——这使得它成为对量子霸权的完美测试。天富平台登录

 

美国国家航空航天局依勒克拉的超级计算机

 

美国宇航局强大的模块化超级计算机Electra也在这次与谷歌的合作中使用。这是一台千万亿级的超级计算机，每年可以节省大量的水和电力。来源:美国国家航空航天局艾姆斯

 

量子处理器和超级计算机都被赋予了越来越复杂和随机的电路来计算，直到超级计算机无法处理它们。为了找到这个极限，艾姆斯的研究人员利用美国宇航局的超级计算设备，提高了模拟这些随机量子电路计算的技术。在某种程度上，即使NASA的量子计算和超级计算专家们使出了所有的花招，这个模拟的“计算机中的计算机”还是无法处理给定给它的随机电路——这成为了谷歌量子计算机要克服的障碍。

 

谷歌的量子计算机能够获取这些随机电路并得到结果，达到这个基准。但是，人们如何知道这种输出是否正确，以及量子霸权是否真的已经实现?使用传统的超级计算机来进行数学运算是不可能的——这一里程碑的全部意义在于，量子处理器完成了其他机器无法完成的事情。

 

为了确保这一里程碑的实现，NASA和谷歌求助于田纳西州橡树岭的橡树岭国家实验室，那里是世界上最强大的超级计算机Summit的总部。在那里，他们测试了量子计算机的结果是否与Summit的结果完全一致，直到量子至高无上的极限——结果是一致的。

 

“自2013年以来，我们与谷歌的合作，已经致力于进一步揭开量子世界计算可能性的神秘面纱，”该论文的合著者、艾姆斯大学探索技术理事会主任鲁派克·比斯瓦斯(Rupak Biswas)说。“今天量子至高无上的成就是一个令人兴奋的里程碑，艾姆斯对此非常自豪。”

 

解开量子世界的纠缠

 

“量子”是任何物理事物与其他事物相互作用所需的最小数量，通常指能量或物质的最小单位。量子世界是自然界一个奇怪而美丽的部分，我们是看不见的。即使你可以缩小到远远超过蚂蚁的大小，一直到亚原子的大小，在量子尺度上观察事物的行为本身就会改变它的行为。尽管量子力学的观察是多么的难以捉摸，但它背后的数学原理是被很好地理解和一致的，即使我们不知道为什么。