Google宣布实现量子霸权:200秒能完成1万年份运算!从一只猫带你看懂Google的量子计算机!

0

如果你有在关注科技新闻的话,就一定会留意到近期的一个大事件——那就是Google宣布他们达成了“量子霸权”甚至还将相关的研究文章刊载在科学杂志“自然”的网站上,其实这个消息很早在一个月前就已经有关相关的内部资料流出,而这一次Google也算是官方承认了这件事情存在。相信很多人看到这里还是一头雾水,还是不清楚所谓的量子霸权、量子计算机是什么,那么就让小编在这里尽量用最简单的方式让大家搞懂这项很有可能会大大影响人类未来的技术!

 

量子霸权究竟是什么?

 

对应这一点,Google还是放上了一支影片来解释这项技术,不得不说小编认为Google在这支影片里面已经尽力去解释这项技术了,而这项技术的最直接优势,是Google宣称他们在量子计算下研发出来的54量子比特处理器(54-qubit Sycamore processor)能用200秒的时间计算一个需要耗费超级电脑一万年的难题。所以简单一点来说,Google这次的量子霸权主要体现在电脑运算上,而这就是所谓的“量子计算机”,透过量子计算机来突破传统电脑在运行上的限制与瓶颈,甚至远远超越传统电脑的计算能力,这便是所谓的“量子霸权”。

今天,小编想要跟大家重点探讨量子计算机,而要了解量子计算机,小编认为有必要先让大家了解“量子”以及“叠加态”是什么个概念。

 

何谓量子?

 

量子是量子世界中任何一种粒子的统称,换言之它可以是电子、原子、原子核、基本粒子等等,而量子世界中的一些运动是不规则的,不像我们在现实世界看到的那般,灯泡是亮着的、球被踢就会往反方向飞,一切都是确定也可以依循某些规则行动,但是量子世界中就显得更难有规律依循,量子具有叠加态,简单来说就是一个量子可以有两种不同的状态同时发生,为了更能理解这一个状态,我们得先从一只猫开始讲起。

 

从猫咪了解叠加态

 

薛定谔的猫是一个思想实验,假设我们将一只猫放进一个没办法看到内部的盒子里,盒子有个装置,有50%的几率会释放出毒气并杀死猫,在我们下一次打开箱子前,这只猫同时处于死与活的叠加态,也就是说我们无法确立这只猫的生死,唯有等我们打开箱子观察才能够下定论。当然,这个思想实验本身背后还有很多目的,这是薛定谔对于当年的哥本哈根学派一些理论的反驳,但也被利用在平行宇宙的理论探讨上。

小编认为这是理解何谓叠加态最好的方式,在微观世界中,事物的运动是不规律的,我们无法依照一个特定的理论和规则来预测它的走向,反过来说,在得到结果前一切都有可能,比方说可能生或可能死的猫、那个女孩爱不爱你、骰子最终的数字等等,这种进行确立前的不确定状态便是所谓的叠加态。当然,实际上这些理论还有更深入的探讨空间,小编这里就不再过多展开了。

 

叠加态与量子计算机的关联

 

在我们再度回到量子计算机之前,我们得先聊聊传统计算机的运作方式,也就是大家熟知的二进制,透过0和1两个基本单元的排列组合,就能组成电脑所能理解的信息,并依据这些组合方式去执行指令,二进制可说是构成了传统电脑的运作。

 

这就是量子计算机与传统电脑最大的差别了,这里也需要大家将刚刚提到的叠加态重新拿出来,在量子计算机的概念中,每一个单元都不是单纯的1和0,而是同时处在1与0的叠加态,这之中蕴含的可能性,所带来的可能计算组合非常的多,将能够提升电脑的计算效率,而这样的量子单位又被称为量子比特(QUBit)

 

Google的量子计算机

 

而在这一次刊载的论文中,Google表示自己已经开发出了一款54量子比特数的量子芯片,名为Sycamore,由铝、铟、硅晶片和超导体(约瑟夫森结)等材料组成,每个量子比特和临近的4个量子比特耦合,不过实际上有在进行运算的仅有53个量子比特。

 

那53个可运算的量子比特究竟有多厉害?根据Google的说法,能够完成一般超级电脑需要耗费一万年来进行运算的任务!

 

当然,所谓的量子计算机并不只是要研发出一个芯片那么简单,同时你还要一组能够驱动这些芯片的硬件设施才行,从Google释出的影片中我们也能看到大量的硬件设施、电线等等,全都是为了实现量子计算机而准备的。

 

那么,量子计算机的出现意味着什么?

 

在纽约时报对这则新闻的报导中,科学家将Google的这项宣布比喻为“犹如莱特兄弟在1903的首次飞行”,可见这次的发明可是受到了高度的重视与评价,若要用最简单的方式解释量子计算机的意义,那就是它的出现将完成许多传统电脑难以完成的任务,我们将能掌握比以往都强大的运算能力,能破各项加密数据,也能建立难以破解的防火墙、我们也能创造出更强大更聪明的AI等等,与此同时也提供了全新的计算机形态,究竟未来如何还是相当值得期待的。

 

那这个所谓的量子计算机什么时候会量产呢?短期内恐怕是不可能的,毕竟这是一个刚刚发现的技术,有着许多需要客服的难点,毕竟要制造一台量子计算机并不容易,主要得归咎于量子比特的量子态非常脆弱,你需要保持低温、维系一定程度的震动等环境要素下才能确保量子计算机的运作。因此本次的发现意义是远大于实用意义的。

 

来自IBM的反驳

 

(IBM于CES 2019大会展示的量子计算机)

同样也正在开发量子计算机的IBM在Google宣布实现量子霸权之后也提出了相关的质疑,他们指出,Google在影片中提到的需要耗费1万年来计算的任务,实际上只需要耗费2.5天,对比起来似乎并没有优越得足以构成量子霸权。IBM的观点认为,量子计算机并不会犹如“霸权”一般完全凌驾于传统电脑之上,两者并不是取代与被取代的关系,而是将会协同工作,IBM认为,量子计算机与传统计算机都各有优势。

 

当然,量子计算机无论是对于民众还是对于科学界来说依然是个很新颖的概念,在这之后还有许多可探讨的空间,其后续的发展与演进都是值得我们去期待与关注的。

 

 

编按:如果你一路看到这里,小编要在这里感谢你的赏脸观看,在这里衷心希望这篇文章能助你更了解量子计算机以及量子霸权,如果有任何错误还请多多纠正与包含。

About author

阿六

就算是咸鱼一条也该为了生活轰轰烈烈的挣扎一番

No comments