谷歌實現量子霸權是什麼意思?谷歌實現量子霸權意味著什麼?

2020-11-26 OFweek維科網

據國外媒體報導,在日前發表在《自然》雜誌上的一篇論文中,谷歌研究人員聲稱首次獲得了「量子優勢」(也被稱為「量子霸權」)。他們的53位量子計算機(名為Sycamore)花了200秒來完成一項計算任務,根據谷歌的說法,這項計算任務將花費世界上最快的超級計算機10000年的時間。(這篇論文的部分內容上個月在網上被披露和報導)

這一次的計算幾乎沒有實際用途——它吐出一串隨機數。選擇它僅僅是為了表明Sycamore確實可以像量子計算機那樣工作。有實際用途的量子計算機問世還有很多年的時間,技術障礙是巨大的,即使如此,它們也可能只在某些任務上擊敗傳統計算機。

但是,谷歌這一研究仍然是一個重要的裡程碑——谷歌執行長皮查伊將其比作萊特兄弟12秒鐘的首次飛行。

對於一個可能需要10年或更長時間才能得到回報的項目,外界想知道為什麼谷歌已經花了13年時間。

以下是一家國外媒體的採訪實錄。

媒體:你有一臺量子計算機來完成一項非常狹窄、特殊的任務。要想更廣泛地展示量子優勢,需要什麼?

皮查伊:你需要建造一臺有更多量子位的容錯量子計算機,這樣你就可以在更廣泛的範圍應用它,更長時間地執行計算任務,從而能夠運行更複雜的算法。但是你知道,如果你希望在任何領域有所突破,你就需要從某個地方開始。借用一個比喻——萊特兄弟。第一架飛機只飛行了12秒,沒有實際應用,但是它顯示了飛機能夠飛行的可能性。

媒體:許多公司都有量子計算機。例如,IBM在網上有一大堆這樣的設施,人們可以在雲中使用。為什麼他們的機器不能像谷歌那樣做呢?

皮查伊:我要評論的主要事情是為什麼谷歌這個團隊能夠做到這一點。這需要大量的系統工程——在任務的多個方面協同工作。

從系統工程的角度來看,這是非常複雜的。你實際上是從一個晶片開始,有一個團隊實際上是蝕刻柵極,製作柵極,然後一路加工疊層,以便能夠使用人工智慧來模擬和理解最佳結果。

媒體:谷歌研究論文的最後一句說,「我們離有價值的近期應用只差一個創造性的算法。」這種應用指的是什麼呢?

皮查伊:量子真正令人興奮的是,宇宙從根本上以量子方式工作,所以你將能夠更好地理解自然。現在還為時尚早,但量子力學的亮點是模擬分子和分子過程的能力,我認為這是它最強的地方。藥物發明就是一個很好的例子。或者肥料生產——哈伯工藝流程產生的碳排放量佔世界的2%,在大自然中,本質上,同樣的過程完成得更有效率。

媒體:那麼,你認為像改進哈伯工藝流程這樣的應用可能有多遠?

皮查伊:我想十年後。我們還需要幾年的時間來擴展和構建性能足夠好的量子計算機。這種技術的其他潛在應用可能包括設計更好的電池。不管怎樣,你在處理化學問題。更好地理解這種技術也是我們投資的方向。

媒體:一些人說量子計算機可能就像核聚變:就在未來50年可能有所突破。這似乎是一個深奧的研究項目。為什麼谷歌執行長對此如此興奮?

皮查伊:要不是我們多年來在計算領域看到的發展,谷歌今天不會在這裡。摩爾定律使我們能夠擴大計算能力,為大量產品的數十億用戶提供服務。

所以在本質上,我們認為自己是一家深度計算機科學公司。摩爾定律在它的周期結束時,量子計算是我們將繼續在計算領域取得進展的眾多因素之一。

我們對這種技術興奮的另一個原因是——拿一個簡單的分子來說,咖啡因(有24個原子)有不計其數的原子狀態。我們知道,我們甚至不能用經典計算來理解分子的基本結構。所以當我看著氣候變化,當我看著藥物,這就是為什麼我相信有一天量子計算會推動那些領域的進步。

媒體:2012年,當你看到一個人工智慧獨自學習識別貓的圖片時,你在某個媒體上描述你有一種「預感」,「這東西會放大,也許會揭示宇宙的運作方式,這將是我們作為人類所做的最重要的事情。」量子計算感覺同樣重要嗎?

皮查伊:沒錯。能夠在實驗室裡實際操作量子位並將其置於疊加狀態對我來說同樣是一個重大的時刻,因為在我之前的觀點中,這就是自然的工作方式。它開闢了一個直到今天才存在的全新的可能性範圍。

媒體:可能需要很長時間才能到達能夠做一些嚴肅事情的量子系統。在一家習慣於快速發展的公司,你如何管理耐心?

皮查伊:你知道,我和哈特穆特·內文在一起,他和首席硬體科學家約翰·馬丁尼一起領導量子團隊。我提到我退出了材料科學博士學位的學業。我曾經研究高溫超導體,這是26年前,我坐在實驗室裡,我想,「哇,這需要很大的耐心才能完成。」我覺得我沒有那種耐心。我非常尊重團隊中長期堅持這一旅程的人。但是幾乎所有的基礎突破都是這樣工作的,你需要那種長遠的眼光來建立它。

我對這樣一個裡程碑感到興奮的原因是,雖然事情需要很長時間,但正是這些裡程碑推動了這個領域的進步。「深藍」超級計算機擊敗加裡·卡斯帕羅夫時,是1997年。時間快進到2016年,阿爾法狗在圍棋比賽中擊敗了李世石,你可以看著它說,「哇,時間真長。」但是每一個裡程碑都會獎勵那些從事這項工作的人,並吸引新一代人進入這個領域。人類就是這樣進步的。

就我之前的系統工程觀點而言——我們正在向量子計算堆棧的許多層推進。因此,我們正在推動進步,這將被用於許多不同的方式。例如,我們建造自己的數據中心,這讓我們能夠建造像TPU(張量處理單元,這是谷歌深度學習框架TensorFlow的專用晶片),這使得我們的算法運行得更快。所以這是一個良性循環。

從事創新技術研發工作的一大好處是,即使失敗你也是有價值的,甚至中期裡程碑也有其他應用。所以是的,你是對的,我們必須有耐心。但是一路上有很多真正的滿足感。

媒體:你們目前在量子計算上投資了多少?

皮查伊:這是一個相對較小的團隊。但它建立在我們多年來在谷歌各個層面所做的所有投資的基礎上。它建立在公司多年的研究和我們在此基礎上所做的應用工作之上。

媒體:你能談談谷歌和IBM在方法上的區別嗎?首先,IBM公司有一堆量子機器,放在雲中供人們編程,而你是作為一個內部研究項目來做的。

皮查伊:IBM公司將它作為雲設備提供,這樣做非常好,吸引了其他開發人員。我認為我們作為一個團隊,一直致力於確保我們向自己和社區證明,你們可以跨越量子優勢的這個重要裡程碑。

媒體:IBM公司還表示,「量子優勢」一詞具有誤導性,因為它意味著量子計算機最終會比傳統計算機做得更好,而事實上它們必須在問題的不同方面一起工作。他們指責谷歌公司誇大其詞。

皮查伊:我對此的回答是,這是藝術的一個技術術語。技術圈子裡的人們完全理解這個裡程碑的意義。

媒體:但是爭論的焦點是,公眾可能會認為這是量子計算機已經戰勝了傳統計算機的一個標誌。

皮查伊:我是說,這和我們慶祝人工智慧沒什麼不同。有人把它和普通人工智慧混為一談。這就是為什麼我認為我們出版量子優勢的論文很重要。

重要的是,解釋這些事情的人要幫助公眾理解我們在哪個階段,以及你將如何把傳統計算應用到世界上你需要的大多數問題上。使用傳統計算機在未來仍將是事實。

媒體:人工智慧在很多層面上為谷歌創造業務,它進入了機器翻譯和網頁搜索這樣的服務中。你通過你的雲向人們提供人工智慧工具。您提供了一個人工智慧框架TensorFlow,它允許人們構建自己的工具。你還提供專門的晶片,人們可以用這些晶片來運行他們的工具。你認為量子計算最終會普及到谷歌的業務中嗎?

皮查伊:肯定會的。如果你退後一步看,我們投資人工智慧並開發人工智慧,但是後來我們才會知道它對我們所有業務都有用。

最後,在你談到的所有實際應用中,我們不僅僅為自己使用人工智慧技術,我們向世界各地的客戶提供它,我們關心人工智慧技術的普及,量子計算也是如此。

媒體:你認為量子計算對人工智慧本身意味著什麼?例如,如果你把量子計算和人工智慧結合起來,它能幫助我們解決人工智慧的障礙嗎?

皮查伊:我認為這將是一個非常強大的共生事物。這兩個領域都處於早期研究階段。人工智慧在構建更大的模型、更一般化的模型以及需要什麼樣的計算資源方面有令人興奮的研究題目。我認為人工智慧可以加速量子計算,量子計算可以加速人工智慧,我認為這是我們需要的,最終解決我們面臨的一些最棘手的問題,比如氣候變化。

媒體:你提到新科技的普及推廣。谷歌在人工智慧方面遇到了一些倫理爭議——誰應該使用這些工具以及如何使用它們。你從處理這些問題中學到了什麼,它是如何影響你對量子技術的思考的?

皮查伊:在這些階段出版論文和與學術界接觸非常重要。我們努力工作來參與。我們已經公布了我們全面的人工智慧原則。如果你拿人工智慧偏差這樣的領域來說,我想我們在過去幾年裡已經發表了超過75篇研究論文。所以,我們會理順我們的道德規範,積極參與研究。

我認為有些領域的監管可能是有意義的。我們希望建設性地參與進來,幫助制定正確的法規。最後,還有一個外部參與和獲得反饋的過程。這些都是會影響社會的技術。沒有一家公司能搞清楚什麼是正確的。沒有什麼靈丹妙藥,但這還為時過早,在接下來的10年裡,我們必須在所有這些問題上共同努力。

媒體:一方面,說你不會根據人工智慧原則為某些目的開發人工智慧技術,另一方面,創造一個平臺讓人們可以為他們想要的任何目的使用人工智慧,這難道沒有一點矛盾嗎?

皮查伊:人工智慧安全是我們最重要的倫理原則之一。你想建立和測試安全系統。這是我們開發過程中所固有的。如果你擔心量子系統會隨著時間的推移破壞密碼學,你需要開發更好的量子加密技術。過去當我們建立搜尋引擎時,我們也必須解決垃圾郵件問題。

這些新技術的風險顯然更高,但一方面是你採用的技術方法,另外一方面是全球治理和道德協議。你將需要達成全球框架,從而產生我們想要的結果。我們致力於盡我們所能幫助發展這一技術,不僅是負責任的,而且要用它來保障安全等。我們會和其他機構一起這樣做。

媒體:還有其他你現在也非常感興趣的技術嗎?

皮查伊:對我個人來說,產生清潔可再生能源的更好的方法有很大的潛力。但我對所有這些技術的組合以及我們如何實際應用它們感到非常興奮。在醫療保健方面,我認為在未來十年左右,我們將處於突破的邊緣,這將是深遠的。但我也要說人工智慧本身——下一代人工智慧突破、新算法、更好的一般化模型、轉移學習等等,對我來說都同樣令人興奮的。

相關焦點

  • 谷歌實現「量子霸權」意味和不意味著什麼
    這一消息已經引發了一些古怪的頭條新聞,比如Infowars網站上的一條驚呼:谷歌的「量子霸權」使得所有密碼和軍事機密都是可以破解的。公眾人物也陷入了表示擔憂:美國總統候選人安德魯·楊(Andrew Yang)在twitter上寫道:「谷歌實現量子霸權是一件大事。這意味著,以後沒有什麼代碼是不可破解的。」無稽之談。
  • 「深度」谷歌再次聲明實現量子霸權,IBM:我不服!
    點擊上方藍色字體,關注我們近日,兩個科技界大佬在量子計算領域的爭論成為熱門話題。谷歌在《自然》(Nature)雜誌上發表論文,正式聲明自己以實現量子霸權。而 IBM 連發駁斥,認為谷歌這是在炒作。什麼是量子霸權Quantum Supremacy,中文翻譯為量子霸權,這裡的「霸權」並不是我們常理解的霸權主義的那個「霸權」,量子霸權屬於專有名詞,意思是在處理同一個問題時,量子計算擁有了超越所有經典計算機的計算能力,實現了量子計算機的特有優勢。在物理實驗上,迄今還沒有任何一臺量子裝置在實際實驗中展現出這種能力。
  • 「量子霸權」在「霸權」什麼?
    投稿來源:陳根2019年,谷歌率先宣布實現「量子霸權」(量子優越性),一把把量子計算推入公眾視野,激起量子計算領域的千層浪。就在近日,中國團隊宣布量子計算機「九章」問世,挑戰谷歌「量子霸權」實現算力全球領先。「九章」作為一臺76個光子100個模式的量子計算機,其處理「高斯玻色取樣」的速度比目前最快的超級計算機「富嶽」快一百萬億倍。史上第一次,一臺利用光子構建的量子計算機的表現超越了運算速度最快的經典超級計算機。
  • 中國實現100萬倍谷歌量子霸權了?還是媒體集體誤讀?
    由於IBM的倡導,量子霸權在中文翻譯中更多被譯為量子優越性。也即是說,量子霸權並不是指擁有了某種先進量子技術後,在國際上實現的獨裁霸權,這個「霸權」對象主要是針對傳統電子計算機。但是在眾多文章語境中,傳播者有意構造出了一種國與國之間的技術威懾力,尤其一句「美國實現量子霸權」,讓人誤以為,美國擁有某種技術後,開始霸權全球,以此吸睛。
  • 中國實現100萬倍谷歌量子霸權,部分報導有誤
    也即是說,量子霸權並不是指擁有了某種先進量子技術後,在國際上實現的獨裁霸權,這個「霸權」對象主要是針對傳統電子計算機。但是在眾多文章語境中,傳播者有意構造出了一種國與國之間的技術威懾力,尤其一句「美國實現量子霸權」,讓人誤以為,美國擁有某種技術後,開始霸權全球,以此吸睛。
  • 量子計算為何又被稱為量子霸權,實現量子霸權對未來產生哪些影響
    什麼是「量子霸權」,為何要用霸權二字來形容計算機,量子霸權真有比核武器還大的制霸和威懾能力嗎,誰又能在這場事關國家命運的生死時速中率先實現真正實用化的「量子霸權」?2019年,谷歌在實驗室實現了53個量子比特的操控,宣布率先實現「量子霸權」。
  • 谷歌聲稱的「量子霸權」到底是什麼東西?
    谷歌科學家今天正式宣布已經實現量子霸權,這項研究發表在 10 月 23 日的《自然》雜誌上。雖然更早之前,論文已經被友軍NASA偷跑,並引起同行質疑,對,就是超級計算機的巨頭IBM,但是當時谷歌沒有作出任何回應。 而現在正式宣布實現量子霸權的谷歌,也引起不明真相的群眾的擔憂。
  • 谷歌正式宣布量子霸權實現!獨家專訪谷歌CEO:意義堪比萊特兄弟發明...
    按照 2012 年加州理工學院量子理論物理學大牛 John Preskill 提出的「量子霸權(Quantum Supremacy)」的定義,量子計算設備可以超越經典計算設備,解決後者無法解決的計算任務。這種情況曾在 2018 年 10 月被證明理論上行得通,而谷歌的實驗結果則標誌著量子計算機在解決一個隨機採樣任務上超越了經典計算機,甚至意味著只能在量子處理器上執行的計算任務誕生。
  • 量子計算機200秒完成的運算,最強超算需1萬年,谷歌實現量子霸權
    谷歌量子人工智慧實驗室的預期研究方向為圖中紅色曲線,他們希望通過建立糾錯量子計算機,降低錯誤率,從而將這項技術推入右下角的綠色可用區域。什麼是量子霸權量子霸權,也叫量子優勢,即在未來的某個時刻,功能強大的量子計算機可以完成經典計算機幾乎不可能完成的任務。
  • 中國團隊率先實現量子霸權?比谷歌還要快100萬倍
    ,其性能超過谷歌 53 比特量子計算機的100 萬倍。*IBM 50 qubit 量子計算機因為誰先實現量子霸權,誰就有可能佔據未來世界的頂點。*谷歌的 sycamore 量子計算機並聲稱這是全球首次實現「量子霸權」!
  • 連發Science、Nature Physics:谷歌展示量子霸權實現藍圖
    今年 3 月,谷歌曾在洛杉磯舉辦的美國物理學會年會上推出了 72-qubit 超導量子處理器 Bristlecone。與此同時,這家科技巨頭宣稱將要在今年實現「量子霸權」。在硬體之外,谷歌在量子計算理論方面的研究最近也在持續推進,本文將簡要介紹其在四月份分別發表於 Nature Physics 和 Science 的兩篇論文,其中詳細描述了實現量子霸權的計劃藍圖。
  • 量子計算理論專家Scott Aaronson解讀「谷歌實現量子霸權」,你看懂了嗎? | 新智元
    谷歌實現「量子霸權」的新聞最近沸沸揚揚,「量子計算機200秒,最強超算10000年」意味著什麼?
  • 「量子霸權」指的是什麼?
    美國宣布實現「量子霸權」2019年10月23日,谷歌的重磅工作「利用可編程超導處理器實現量子霸權」被正式刊文介紹。該文表示谷歌開發出的一款54量子比特的超導量子晶片「Sycamore」對隨機量子線路採樣100萬次只需200秒,而目前最強的傳統超級計算機Summit要得到類似的結果需要長達1萬年。
  • 超越美國谷歌,中國科學家取得裡程碑式突破,實現"量子霸權"
    據觀察者網12月4日報導,中國數名精英科學家們共同構建的量子計算原型機"九章"正式問世。這標誌著中國取得了裡程碑式突破,實現真正的"量子霸權"。"九章"量子計算機的算力全球領先,處理高斯玻色取樣的速度比世界第一超算提升了一百萬億倍,與谷歌的"懸鈴木"量子計算原型機相比也更勝一籌。
  • 谷歌的量子霸權:或將讓量子計算機,開啟計算領域新紀元?
    谷歌科學家稱已經實現了一種近乎神話的計算狀態,在這種狀態下,新一代量子計算機性能大大超過了世界上最快的超級計算機,也就是所謂的「量子霸權」。一個在谷歌Sycamore機器上工作的專家團隊表示,他們的量子系統在200秒內完成了一個計算,而一臺經典計算機需要1萬年才能完成。
  • 量子霸權到底是什麼?
    那麼問題就真的來了,谷歌搞的量子霸權到底是個什麼東東?1、量子之父普朗克量子的出現,其實都是被牛頓力學逼出來的,在十九世紀末期,牛頓力學無法解釋清楚的問題只剩下了兩個。3、量子霸權到底是啥2012年,美國加州理工學院普雷斯基爾教授首次提出了「量子霸權」的概念,這個詞就是說,當一個量子計算機做到了傳統計算機根本做不到的事,就是實現了「量子霸權」。
  • 我國科學家實現光量子計算新進展,打破谷歌「量子霸權」地位?
    近日,中國科學技術大學常務副校長、中國科學院院士、西湖大學創校校董潘建偉教授西湖大學首場公開課演講上向公眾透露光量子計算最新進展:他帶領的研究團隊已經實現了光量子計算性能超過谷歌53 比特量子計算機的 100 萬倍。
  • 我國量子計算機算力超越谷歌百萬倍,量子霸權之爭誰將勝出
    什麼是「量子霸權」,為何要用霸權二字來形容計算機,量子霸權真有比核武器還大的制霸和威懾能力嗎,誰又能在這場事關國家命運的生死時速中率先實現真正實用化的「量子霸權」?2019年,谷歌在實驗室實現了53個量子比特的操控,宣布率先實現「量子霸權」。
  • 我國量子計算機實現量子霸權,計算速度比谷歌快了100億倍
    12月4日,中國科學技術大學宣布,我國新構建的76個光子的量子計算機實現了量子霸權。在5000萬個樣本的高斯玻色取樣實驗中,「九章」量子計算機僅用了200秒就完成了,如果使用世界第三的超級計算機進行實驗,它也要將近20億年才能完成。
  • 谷歌低調宣稱「量子霸權」遭打臉,人類離量子時代還有多遠?
    谷歌的科學家們宣稱,他們已經取得了「量子霸權」,建立了一個量子系統,能夠完成傳統計算機根本無法完成的任務——除非你願意為了一個結果等上一萬年。多年來,量子觀察家們一直在等待這樣一個時刻的到來,他們在談論這個時刻時,往往會提到萊特兄弟。