Nature 视频 | 为什么说谷歌的量子计算机首次演示了“量子优越性”？学术资讯

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谷歌说他们的量子计算机“Sycamore”已经实现了量子优越性。《自然》记者Elizabeth Gibney在这个视频里解释了这是什么意思，为什么IBM不同意这个说法，以及量子计算的重要性。

以下是视频文字记录：

谷歌称其取得了一项里程碑式的成就：它让量子计算机完成了一项经典计算机无法完成的任务，实现了所谓的“量子优越性”。这也是量子计算机首次在与顶尖传统计算机的对阵中取得了决定性胜利，而物理学家探索了许多年才走到这一步。虽然不是每个人都相信传统计算机无法完成这项特殊任务，但是量子处理器的解决速度看起来确实更快。

这项任务是运行一次不那么有用的运算，运算的设计纯粹是为了演示量子优越性，并刻意增加了传统计算机的处理难度。谷歌的量子计算机名为Sycamore，只有53量子比特。量子比特对应了传统计算机编码信息的“比特”，但量子比特与常规比特完全不同，非常难操控。但理论上，量子比特能让量子计算机以远快于经典计算机的速度处理特定运算。

本次测试要求算出量子随机数生成器的所有可能结果的概率分布。由于生成器使用量子运算生成随机数字，因此，在经典计算机上模拟这种分布十分困难。但是谷歌的量子计算机只需把自己设置为这个生成器，再运行一堆此类运算。最后 Sycamore仅用3分20秒就得出了答案。

要证明量子优越性意味着正面对垒经典计算机。为此，研究人员借助了美国橡树岭国家实验室Summit超级计算机的强大计算能力，通过将问题拆分再进行推算。他们估计Summit需要1万年才能完成相同的任务。如果属实，这意味着量子计算机实际上能够完成经典计算机无法完成的任务，也就是量子优越性。

但不是人人都这么认为。IBM就发表论文称，利用一项稍微不同的方法，Summit只需要2.5天就能完成上述任务。现在，科学家将仔细审查两大阵营的运算，但即使IBM是对的，Sycamore明显快于Summit这一点仍意义非凡。

这是该水平的量子速度首次得到演示。虽然它不会成为对量子优越性的标准定义，但是物理学家依然认为这是一件大事，而我们还需要等上几十年才能充分发挥量子计算机的潜能，可能还要经过多年才能执行具有实际意义的任务。但是谷歌这次的成就告诉我们，量子计算正在不断接近那些目标。© nature

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