中科院打脸谷歌：普通电脑追上量子优越性，几小时搞定原本要一万年的计算

谷歌量子计算，曾经号称可以在200秒内完成普通超级计算机一万年完成的任务。

没想到，这种量子优势如今被中科院理论物理研究所的研究人员打破了:他们用普通CPU在几个小时内就完成了原本认为需要一万年才能完成的计算，并认为现在的量子计算机完全可以被超越。

ACM计算奖获得者Scott Aaronson同意这个结论:

我认为他们是对的如果有足够强大的超级计算机，他们可以在几秒钟内模拟这个任务

最近，《科学》杂志上发表了一篇关于此事的文章让我们来看看发生了什么

无法超越为你优化

来自中科院理论物理研究所的张盼团队发表了一篇名为《解决Sycamore量子优势电路的采样问题》的论文，展示了打败Google量子计算机Sycamore的全过程。

针对谷歌量子优势的任务，本文提出了一种新的模拟方法，即经典算法的张量网络法要说有多好，它可以用很多GPU进行并行计算使用512个GPU的计算集群，该团队计算了9万亿个数字字符串中的100万个输出模式，耗时15个小时

如果将这种算法应用到超级计算机上，同样的任务可以在几十秒内完成如果这个任务是为梧桐做的，大概需要200秒，超级计算机需要一万年才能完成

谷歌量子计算芯片，邮票大小。

该团队还认为，像Sycamore一样，它不需要过于追求精度用团队张量表示量子比特属性之间的关系，Sycamore量子比特的相互作用描述为3D张量网络

因此，他们在3D张量网络上钻洞，切割一些连接来简化关系，降低计算复杂度，用精度换取速度这种收缩张量网络的方法使得模拟量子芯片成为可能

数据证明，完成任务过程中仅丢失8行代码，计算速度提升256倍并且保真度保持在0.37%，高于梧桐的0.2%各种数据摆在眼前，量子优势突然变得不那么香了

量子优势挑战，成立

面对这一结果，谷歌量子AI首席研究员塞尔吉奥·博伊索回应称，这只是赛道上的短暂超车，优势不会持续太久从量子计算时代开始，谷歌就从未否认经典算法会不断改进

可是，谷歌也表示:

我们认为这种经典算法赶不上2022年后的量子电路。

毕竟，当Sycamore诞生时，超级计算机只能对它执行的任务望而却步制造量子计算机就是执行将淹没普通计算机的任务

对于量子计算机来说，所有任务的潜在解都可以看作是同时在量子位之间摇摆的量子波这些量子波相互干涉，错误的答案会相互抵消，正确的输出会弹出来

换句话说，这种干涉使量子计算机能够拆分大量数据进行计算。

以Sycamore为例，它将量子位设置为0，1或0和1的任意组合，这使得它可以同时处理大量输入。

Sycamore是一台拥有53个量子位的量子计算机它的量子电路是由超导金属制成的微型谐振电路，可以对0到253的任意数字进行编码，甚至可以一次性对所有数字进行编码

谷歌表示，Sycamore可以击败IBM开发的超级计算机SummitSummit拥有9，216个CPU和27，648个GPU

IBM马上反驳，说谷歌所谓的同样任务的超级计算机需要一万年，只是在特定的算法上一旦算法优化，Summit完成同样的任务只需要2.5天左右

关于量子优越性的争论，在业界和学术界从未停止过张团队的这篇论文用实例证明了量子优势在现阶段仍然可以被普通计算机打败

还有一点

张团队的研究成果凸显了量子计算机相对于传统计算机的缺陷，对更高级的量子优势实验提出了更高的要求张建议，应该找到一些实际应用来展示量子电路的优势

当然，普通计算机打败量子优势并不意味着量子电路的衰落即使与超级计算机相比，Sycamore也需要更少的操作步骤和功率

参考文章: