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谷歌CEO:谷歌量子计算取得重大里程碑

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热度0票  浏览0次 时间:2019年10月26日 09:47
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谷歌CEO桑德尔·皮查伊(Sundar Pichai)今日公司网站上发表题为“我们的量子计算里程碑意味着什么”的文章,对谷歌在量子计算领域取得的重大突破进行了回顾,并对其应用前景进行了展望。

皮查伊在文章中称,谷歌取得这一突破前后共花费了13年的时间。当初之所以押注量子计算,是因为谷歌相信,量子计算可以加速解决一些世界上最紧迫的问题,从气候变化到疾病。

 
如今,有了这一突破,人们距离应用量子计算更近了一步。例如,设计更高效的电池,使用更少的能源制造肥料,并找出哪些分子可以制造有效的药物等等。

皮查伊还将谷歌取得的量子计算突破比作第一枚火箭成功脱离地球引力到达太空边缘。当时,一些人问道:为什么要进入太空,我们又得到任何有用的东西?但这对科学来说是一个重大的创举,因为它允许人类设想一个完全不同的旅行,到月球,到火星,到超越我们自己的星系。它向我们展示了什么是可能的,并将看似不可能的事情推上日程。

以下为皮查伊文章全文:

今天,《自然》杂志刊登了创刊150周年的纪念文章,阐述了谷歌研究团队在量子计算领域取得的重大突破,即“量子优越性”(quantum supremacy)。这是一个专业术语,意思是我们已经开始使用量子计算机来解决问题,这些问题要使用传统计算机来解决,所需要的时间是不可想象的。显然,这一刻代表着我们努力利用量子力学原理解决计算问题取得一个重大里程碑。

在对未来感到兴奋的同时,我们也为取得这一成就所经历的旅程感到卑微。我们铭记着伟大的“诺贝尔奖”获得者理查德·费曼(Richard Feynman)留给我们的智慧:“如果认为你已经了解了量子力学,那么你就不了解量子力学。”

在许多方面,建造一台量子计算机的努力,是关于我们对周围世界还不了解的所有事情的一堂大课。虽然宇宙从根本上是在量子水平上运行的,但人类并不是以这样方式在体验。事实上,量子力学的许多原理直接与我们对自然的表面观察相矛盾。但是,量子力学的本性具有极大的计算潜力。

传统计算机中的一个比特(bit)可以将信息存储为0或1,而一个量子比特(qubit)可以同时为0和1,这是一种被称为“叠置”(superposition)的属性。所以如果你有两个量子比特,就会有四种可能的状态,你可以把它们叠加在一起。显然,这种计算状态会呈“指数级”增长。对于333个量子比特,会有2^333,或1.7x10^100个计算状态。你可以把它叠加在一起,允许量子计算机同时探索一个问题可能拥有的许多解决方案。

在我们扩大计算可能性时,我们开启了新的计算。为了证明其优越性,我们的量子计算机在短短200秒内成功地完成了一道测试计算。而对于传统的最强大的超级计算机,需要数千年才能完成。我们之所以能够达到如此快的速度,就是因为我们对量子比特的控制质量。虽然量子计算机很容易出错,但我们的实验表明, 它在大规模计算时较少犯错的能力足以超越传统计算机。

对于我们这些从事科学技术工作的人来说,这是我们一直在等待的“你好,世界”(hello world)时刻,也是迄今为止量子计算成为现实所取得的最有意义的里程碑。但是,从今天的实验室实验到明天的实际应用,我们还有很长的路要走;我们需要很多年才能实现更广泛的现实应用。

对于今天的这则新闻(量子计算机所取得的突破),我们可以想象当初建造第一枚火箭成功脱离地球引力到达太空边缘。当时,一些人问道:为什么要进入太空,我们又得到任何有用的东西?但这对科学来说是一个重大的创举,因为它允许人类设想一个完全不同的旅行,到月球,到火星,到超越我们自己的星系。它向我们展示了什么是可能的,并将看似不可能的事情推上日程。


谷歌首席执行长皮查伊与该公司位于圣巴巴拉实验室内的量子计算机。

这就是这个里程碑对量子计算世界的意义:一个可能的时刻。

对于谷歌来说,我们取得这一突破花费了13年的时间。2006年,谷歌科学家哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)开始探索量子计算如何帮助我们加快机器学习。这项工作促成了我们的Google AI量子团队的成立,2014年,加州大学圣巴巴拉分校的约翰·马丁尼斯(John Martinis)和他的团队加入到我们建造量子计算机的努力中。两年后,塞尔吉奥·博伊索(Sergio Boixo)发表了一篇论文,重点阐述了我们在明确定义的量子优越性计算任务上的努力。如今,该团队已经建立了世界上第一个量子系统,超过了传统超级计算机在这种特定计算中的能力。

我们之所以做出这些早期的押注,是因为我们相信,现在也依然相信,量子计算可以加速解决一些世界上最紧迫的问题,从气候变化到疾病。鉴于自然界的量子力学行为,量子计算为我们在分子水平上理解和模拟自然界提供了最好的机会。有了这一突破,我们现在离应用量子计算更近了一步。例如,设计更高效的电池,使用更少的能源制造肥料,并找出哪些分子可以制造有效的药物。

当然,这些应用还需要很多年的时间来探索。但我们承诺,将建造这样的量子计算机,为这些发现提供动力。我们一直很清楚,这将是一场“马拉松”行动,而不是短暂的冲刺。要构建一些还没有被证明的东西,本来就没有剧本。如果团队需要一个部件,他们必须要自己发明并构建它。如果它不起作用(经常会不起作用),他们不得不重新设计和重新建造它。

一个转折点出现在2018年10月,当时南加州野火肆虐。我收到一条消息,出于足够的谨慎,他们需要关闭圣巴巴拉(Santa Barbara)实验室几天。我不知道的是,当时团队正经历一个进展缓慢的时期。但几天的强制休假帮助团队重新设置并以不同的方式思考问题,几个月后,他们取得了这一突破。

与任何先进技术一样,量子计算也有自己的问题。在思考这些问题时,我们遵循了一系列人工智能原则,这些原则是我们开发的,以帮助指导负责任的先进技术创新。例如,多年来,安全社区在谷歌的支持下,一直致力于“后量子密码学”(post-quantum cryptography)。我们乐观地认为,在未来的加密问题上,我们走在了前面。

我们将继续公布研究成果,并使用我们的开源框架Cirq帮助更广泛的社区开发量子加密算法。我们感谢美国国家科学基金会(NSF)对我们研究人员的支持,以及与美国国家航空航天局Ames研究中心和橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的密切合作。与互联网和机器学习一样,政府对基础研究的支持对于长期的科技成就仍至关重要。

量子计算对谷歌和世界未来的影响巨大,我对此感到兴奋。这种乐观情绪部分来自技术本身的属性,这可以追溯到20世纪50年代的“巨型”计算机,到今天我们利用人工智能来服务人们的日常生活。

量子计算将是对我们在传统计算机上所做的工作的极大补充。在许多方面,量子将给计算带来完整的循环,赋予我们另一种方式使用通用语言,了解世界和人类,而不仅仅在1和0中,而是在所有状态中:美丽,复杂,并且具有无限的可能性。
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