媒体近距离接触谷歌量子计算机:还要解决哪些问题

 人工智能的应用     |      2019-10-28 18:00

10月28日消息,据外媒报道,谷歌不久前宣称成功实现了量子霸权(Quantum Supremacy),推出包含53个有效量子比特的处理器Sycamore,对一个量子电路产生的随机数字采样100万次的计算任务,谷歌量子计算机只需要200秒,而世界最强超算Summit需要1万年。为了证明谷歌量子计算机到底有多神奇,科技记者尼尔·萨维奇(Neil Savage)日前亲自操作体验了一把,并称就像变魔术。

记者亲身感受:量子计算机哪里不同

在谷歌位于美国加州戈莱塔(Goleta)类似车库的实验室里,我站在巨大的触摸屏前,用手指在显示屏上移动包含X、Y、H和其他神秘符号的小方块。这些方块代表的是可以在一个量子比特上执行的函数,而量子比特则位于附近的银色大圆柱体内。在无数函数中,有些会使比特从1翻转到0,或从0翻转到1。

显示屏上的另一个正方形显示了量子比特的状态,它看起来像是在球体内的棒棒糖。当棒棒糖移动时,它旁边的数字在1.0000到0.0000之间振荡。这是量子比特的强项之一:它们不必像二进制位中那样要么是1要么是0,而是可以在介于两者之间的状态存在。这种叠加特性允许每个量子比特一次不止执行一次计算,而是以一种看起来特别神奇的方式加速计算。

尽管量子比特的最终读数依然是1或0,但所有这些中间步骤的存在意味着传统计算机很难或不可能进行类似的计算。对于外行人来说,这个过程可能看起来有点儿像魔术,挥挥手、轻触触摸屏,然后从量子帽中拉出一只兔子。谷歌邀请我和其他记者来到这里,旨在揭开这个魔术的神秘面纱,以证明它根本不具有魔力。

在屏幕的右半部分,曲折的线条显示与在量子比特上执行的函数相对应的波形。在这个部分的旁边是个台式打印机大小的盒子,它将这些波形作为电脉冲通过电线发送到银色圆柱体中。如果圆柱体打开,你会看到里面有六层腔室,层层排列,就像用金属丝装饰的、颠倒过来的婚礼蛋糕。每层腔室都被冷却到比其上面腔室温度低得多的程度;最下面一层达到0.015开氏度(-273.135摄氏度),几乎仅是外层空间的1/200。

这些腔室都是真空的,不受光和热的影响,否则会破坏微妙的量子比特,这些量子比特位于所有导线末端的芯片上,在黑暗和寒冷中被隔离。每个量子比特的直径约为0.2毫米,通过普通显微镜可以看到。但是经过冷冻和避过外部影响后,每个量子比特都变成了超导体,让电子自由流动,就好像它成了单原子,可以用量子力学定律决定其行为。


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