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极彩下载地址-媒体近距离触摸谷歌量子计算机:还要处理哪些问题

admin 2019-11-02 164人围观 ,发现0个评论

原标题:媒体近距离触摸谷歌量子核算机:还要处理哪些问题

  10月28日音讯,据外媒报导,谷歌不久前宣称成功完结了“量子霸权”(Quantum Supremacy),推出包括53个有用量子比特的处理器Sycamore,“对一个量子电路发生的随机数字采样100万次”的核算使命,谷歌量子核算机只需求200秒,而国际最强超算Summit需求1万年。为了证明谷歌量子核算机到底有多奇特,科技记者尼尔萨维奇(Neil Savage)日前亲自操作体会了一把,并称就像变戏法。

  记者亲自感触:量子核算机哪里不同

  在谷歌坐落美国加州戈莱塔(Goleta)相似车库的试验室里,我站在巨大的触摸屏前,用手指在显现屏上移动包括X、Y、H和其他奥秘符号的小方块。这些方块代表的是可以在一个量子比特上履行的函数,而量子比特则坐落邻近的银色大圆柱体内。在很多函数中,有些会使比特从1翻转到0,或从0翻转到1。

  显现屏上的另一个正方形显现了量子比特的状况,它看起来像是在球体内的棒棒糖。当“棒棒糖”移动时,它周围的数字在1.0000到0.0000之间振荡。这是量子比特的强项之一:它们不用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况存在。这种“叠加”特性答应每个量子比特一次不止履行一次核算,而是以一种看起来特别奇特的方法加快核算。

  虽然量子比特的终究读数依然是1或0,但一切这些中心进程的存在意味着传核算算机很难或不或许进行相似的核算。关于外行人来说,这个进程或许看起来有点儿像戏法,挥挥手、轻触触摸屏,然后从量子帽中拉出一只兔子。谷歌约请我和其他记者来到这儿,旨在揭开这个戏法的奥秘面纱,以证明它底子不具有法力。

  在屏幕的右半部分,弯曲的线条显现与在量子比特上履行的函数相对应的波形。在这个部分的周围是个台式打印机巨细的盒子,它将这些波形作为电脉冲经过电线发送到银色圆柱体中。假如圆柱体翻开,你会看到里面有六层腔室,层层摆放,就像用金属丝装修的、倒置过来的婚礼蛋糕。每层腔室都被冷却到比其上面腔室温度低得多的程度;最下面一层到达0.015开氏度(-273.135摄氏度),简直仅是外层空间的1/200。

  这些腔室都是真空的,不受光和热的影响,否则会损坏奇妙的量子比特,这些量子比特坐落一切导线结尾的芯片上,在漆黑和冰冷中被阻隔。每个量子比特的直径约为0.2毫米,经过一般显微镜可以看到。可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,让电子自在活动,就好像它成了单原子,可以用量子力学规律决议其行为

  强度恰当的微波脉冲促进量子比特振荡。当两个相邻的量子比特到达相同的共振频率时,它们就会彼此羁绊,这是另一种量子力学特点,这意味着丈量一个极彩下载地址-媒体近距离触摸谷歌量子计算机:还要处理哪些问题量子比特的状况也会让你了解另一个量子比特的状况。不同频率的电磁脉冲会引起量子比特翻转。

  各方谈论:“量子霸权”有意义吗?

  谷歌的量子软件工程师克雷格吉德尼(Craig Gidney)标明,“量子核算机更像是装有一串钟摆的盒子。我和其他在腔室外发送信号的人正在拉动钟摆的弦,经过改动它们的摇摆起伏来履行不同的逻辑运算。”

  谷歌的量子团队称,一切这些冰冷和振荡让其获得了量子霸权,让量子核算机可以做一般核算机无法极彩下载地址-媒体近距离触摸谷歌量子计算机:还要处理哪些问题做到的作业。在本周宣布在《天然》杂志上的论文中,谷歌工程师描绘了他们用来证明量子霸权的基准试验。他们的程序运转在50多个量子比特上,查看量子随机数发生器的输出。

  谷歌量子人工智能试验室司理哈特穆特奈文(Hartmut Neven)说,有些批判人士诉苦这是个人为问题,只适用于有限的实践应用程序。对此,奈文辩驳称:“Sputnik(人类第一颗人造卫星)也没有太多实践用处,它仅仅绕着地球旋转。但是,它代表着太空时代的开端!”

  芝加哥大学专心于量子信息工程的凝聚态物理学家戴维奥沙洛姆(David Awschalom)没有参加这项研讨,但他赞同谷歌项目处理了一个十分特别的问题,并弥补说,谷歌不能宣称自己具有了通用量子核算机。他说,通用量子核算机或许需求100万个量子位元,并且还需求很多年才干完结。但他信任,谷歌的团队现已完结了重要的里程碑,为其他科学家获得打破奠定了根底。

  谷歌的量子核算芯片被称为Sycamore,运用了53个量子比特来完结其成果,芯片上第54个量子比特呈现了毛病。Sycamore的方针是随机发生1和0的字符串,每个量子比特可发生253比特字符串(也便是大约9.700199254740992千万亿位字符串)。因为量子位彼此作用的方法,有些字符串比其他字符串更有或许呈现。

  Sycamore运转数字生成器100万次,然后对成果进行采样,得出任何给定字符串呈现的概率。谷歌团队还在橡树岭国家试验室的超级核算机Summit上运转了一个更简略的测验版别,然后依据这些成果进行外推,以验证Sycamore的输出。新的芯片在200秒内完结了使命。研讨人员估量,相同的运算需求花费Summit上万年的时刻。

  但是,IBM的研讨人员上星期早些时候宣布论文,称在抱负条件下,运用额定的内存存储,Summit可以在两天半内完结上述使命。IBM也在致力于开发量子核算,该公司科学家们在IBM Research博客上写道:“因为加州理工学院理论物理学家约翰普雷斯基尔(John Preskill)在2012年提出的‘量子霸权’这个术语的开始意义,是为了描绘量子核算机可以做经典核算机无法做到的作业,明显谷歌量子核算机还没有迈过这个门槛。”因而,或许谷歌获得的成果可以贴上“量子优势”的标签

  但德克萨斯大学奥斯汀分校理论核算机科学家斯科特阿隆森(Scott Aaronson)标明,说量子极彩下载地址-媒体近距离触摸谷歌量子计算机:还要处理哪些问题霸权没有完结并不完全正确,究竟Sycamore的速度比Summit快得多。跟着谷歌体系中量子比特数量的增加,其核算才干将呈指数级增加。从53个量子比特增加到60个量子比特将使该公司量子核算机的核算才干适当于33台Summit。在到达70个量子比特时,相似Summit的传统超级核算机或许要变得与城市巨细适当才干具有相同的处理才干。

  阿隆森还标明,谷歌所获得的成果或许现已有了些意想不到的实用价值。谷歌的体系可以用来发生被量子物理规律证实为随机的数字。例如,该应用程序或许会发生比人类或传统核算机所能供给的暗码强得多的暗码。

  阿隆森供认:“我现在不确认,争辩它是不是获得了‘霸权’是否正确。”他说,量子核算范畴没有就比较不同量子核算机的最佳方法到达共同,特别是那些建立在不同技术上的量子核算机。虽然IBM和谷歌都在运用超导体来创立它们的量子比特,但另一种方法依赖于捕获离子,即带电原子悬浮在真空中,并由激光束操作。IBM提出了一种称为“量子体积”的衡量规范,其间包括比如量子比特履行核算的速度以及它们防止或纠正过错的才干等要素。

  谷歌还要处理哪些问题?

  事实上,纠错是量子核算机科学家有必要把握的,这样他们才干制造出真实有用的设备,特别是包括数千个量子比特的设备。研讨人员说,到那时,机器可以对化学反应进行具体的模仿,这或许会促进新的药物或更好的太阳能电池呈现。并且他们还可以快速破解最常用于维护互联网数据的暗码。

  不过,要想到达这种功能,量乔丹官网子核算机有必要可以自我纠正,找到并修正其操作中的过错。当一个量子比特自发地从1翻转到0,或许当它的量子叠加因为外部国际的搅扰而衰减时,就会呈现过错。谷歌的量子比特现在在衰变前持续约10微秒。项目研讨人员玛丽莎朱斯蒂娜(Marissa Giustin极彩下载地址-媒体近距离触摸谷歌量子计算机:还要处理哪些问题a)说:“它们的寿数是有限的。它们十分软弱,当与周围环境彼此作用时,咱们或许就会失掉量子信息。”

  传统核算机经过冗余来处理纠错问题,经过丈量电容器中的单个电子而不是数万个电子来决议数字位是开仍是关。相反,量子比特本质上是概率问题,所以企图将它们集合在一起履行批量丈量是行不通的。谷歌正在开发一种核算方法来纠正过错,加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰马蒂尼斯(John Martinis)与该公司合作开发了Sycamore。他标明,到现在为止,开始成果显现,没有任何迹象标明过错纠正变得越来越好。看起来,这个项目还会继续下去。

  与此同时,谷歌的工程师将致力于改善他们的量子比特,以发生更少的过错,这也或许答应更多的量子比特彼此相关。他们还期望缩小链极彩下载地址-媒体近距离触摸谷歌量子计算机:还要处理哪些问题子核算机的控制箱体积,每个控制箱可以处理20个量子比特及其相关电路,因而需求三个控制箱才干运转Sycamore的53个量子比特。假如他们的体系增加到大约1000个量子比特,其冷却需求将超越那些巨大银色圆柱体的容量。

  在谷歌从事量子硬件和架构作业的朱利安凯利(Julian Kelly)标明,该公司的声明首先是一项工程成果,但它或许会拓荒一片未开发的范畴。他说:“咱们现已证明了量子硬件可以做些极端困难的作业,咱们正在曾经没有人可以进行试验的范畴开展业务。不过,这种前进发生的影响还不确认,究竟咱们也才刚刚迈入这道门槛儿。”

(责任编辑:DF515)

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