阿里稱谷歌「可能過於樂觀」，谷歌認為阿里的模擬「不夠細緻」

來自專欄 DeepTech深科技

谷歌量子計算研究人員一直在計劃舉辦一場量子派對，但現在，競爭對手阿里巴巴的最新研究卻給他們潑了一盆冷水。

眾所周知，中美兩國已經在量子計算這一物理學前沿陣地展開了攻勢，谷歌和阿里兩家公司的競爭也日益激烈，他們都希望能夠儘快開發出強大的可商用量子計算機。

今年 3 月，谷歌推出了一款名為 Bristlecone 的晶元，這款晶元在計算領域具有里程碑的意義。谷歌稱，這標誌著量子計算機的誕生，Bristlecone 可能會催生第一個量子計算機系統，計算能力會超過任何傳統計算機。團隊負責人 John Martinis 表示，團隊有望在今年實現「量子霸權」。不過，谷歌此前曾表示，他們在 2017 年就能實現「量子霸權」。

實現量子霸權是一個重大的科學突破，但這並不意味著馬上就能將量子計算機應用到現實工作中。Bristlecone 晶元或許能幫助谷歌在日益激烈的競爭中保持優勢，讓實用型量子計算機成為現實。而戴姆勒和 JP 摩根等公司早就開始探索量子計算機在電池和金融模塊會有何種作用，IBM、英特爾和微軟等公司也都想向他們出租或出售量子計算機。

普通計算機使用電脈衝數據位 0 或 1 編碼來表示文字，量子計算機則將數據編碼為量子力學效應，但量子力學效應其實也一直困擾著愛因斯坦和其他物理學家。一般情況下，量子計算機需要在接近絕對零度的溫度下運行，運行過程中，量子位可以通過既是 0 又是 1 的「疊加效應」來做一些複雜的計算。谷歌和其他不少團隊都認為，機器學習也會因此得到提升。

阿里巴巴用」模擬結果」打臉谷歌量子霸權

本月初，阿里巴巴宣布研製出全球最強量子電路模擬器「太章」，一些業內人士認為，阿里的研究結果值得關注，南加州大學的教授 Itay Hen 說「量子計算標準已經變了」。

圖丨阿里巴巴「太章」模擬器與目前主要模擬器模擬谷歌隨機電路的結果比較

值得注意的是，阿里巴巴這一新成果表明，谷歌發布的 Bristlecone 晶元仍無法實現量子霸權。研究人員用一系列功能強大的伺服器來模擬谷歌新晶元的運作，並對其實現量子霸權提出了質疑。根據他們模擬的結果，即便是谷歌的最新架構，也遠未達到理想中的效果，谷歌用量子晶元進行的演示沒有超出傳統計算機的範圍。

谷歌的 Bristlecone 晶元有 72 個量子位，由超導電路製成，是迄今為止容量最大的量子計算晶元，超過了 IBM 的 50 個量子位和英特爾 49 個量子位的晶元。谷歌研究人員計算出這款晶元足以運行精心挑選的演示問題，計算能力已超出任何常規電腦，實現了量子計算。

阿里巴巴量子實驗室主任施堯耘說：「很多人都希望這款『未來』的處理器能夠實現量子計算，而我們的研究結果表明，谷歌可能過於樂觀了。」他表示，阿里巴巴通過將模擬量子計算的操作任務分配給多台協同工作的計算機，從而取得了研究成果。

阿里巴巴的研究結果讓科羅拉多大學教授 Graeme Smith 很震驚。Smith 表示，谷歌的 Bristlecone 似乎是最強的量子晶元，但阿里巴巴的研究結果表明，其量子計算的錯誤率仍然過高。他說：「這意味著我們短期內不會看到真正量子計算的演示。」

圖丨「太章」模擬的隨機量子電路規模（黑線）與谷歌量子硬體可以實現的規模(紅線) 比較（基於谷歌在[Characterizing quantum supremacy in near-term devices]中對7x7的估計）

他們認為，實現這一目標需要的是低錯誤率的晶元。針對阿里的這一說法，《連線》雜誌採訪了谷歌研究人員 Sergio Boixo，他對這樣的研究表示歡迎，但他認為，阿里巴巴的研究結果「有一些問題」。

谷歌回應阿里的結果：模擬不能代表現實

谷歌的 Boixo 反駁說，阿里巴巴的模擬不夠細緻，不足以支撐其結論。和阿里巴巴的模擬研究一樣，谷歌一直在研究測試量子計算更好的模擬方法。Boixo 認為，模擬量子計算不應該大規模升級硬體。Itay Hen 說，這反過來也會刺激研究人員試圖從傳統計算機中獲得更多思路。他說：「我認為模擬計算的標準仍會改變。」

谷歌最近關於實現量子霸權的言論讓該領域的其他人感到厭煩，他們認為把這一里程碑作為量子計算的決定性時刻，對於真正量子計算機的到來有些誇張了。英特爾首席技術官 Mike Mayberry 認為，量子計算是一項為期 10 年的項目，然後才能將其廣泛商業化。IBM 則表示量子計算在 5 年內就可以成為「主流」。

阿里巴巴量子實驗室首席科學家施堯耘並沒有否認量子霸權的重要性。但他認為，谷歌及其他研究人員應該更冷靜地看待這個問題。

他說：「對於器件物理學家來說，擔心什麼時候能實現量子霸權，就像擔心孩子什麼時候能比狗聰明。只要專心照顧孩子，這件事情遲早會發生。」

量子戰爭仍將持續

量子計算領域的國際競賽也日益激烈：中國政府已承諾將花費 100 億美元建設一座全新的國家量子實驗室；歐盟正計劃在量子研究領域投資 11 億美元；特朗普政府在預算中著重強調了量子計算研究。儘管特朗普總統上台以後，白宮辦公室的科學和技術政策大幅縮水，但該小組仍聘用了第一位量子計算專家——馬里蘭大學研究員傑克泰勒。

阿里巴巴在量子計算領域的崛起非常迅速，這顯示了中國對技術追求的勃勃雄心。自 2006 年起，谷歌一直致力於量子計算研究，最初使用的是來自加拿大 D-Wave 公司的硬體。阿里巴巴於 2015 年進入該領域，與中國科學院合作建立了一個新研究實驗室。今年 2 月，阿里巴巴發布了一款 11 個量子位的實驗性晶元。

谷歌則是於 2014 年建立了自己的量子硬體實驗室，聘請加州大學聖塔芭芭拉分校的 Martinis 領導團隊。在量子技術的發展也飛速前進，從一開始使用 D-Wave 量子架構，轉而推出自有技術。目前 72 個量子位的研發成果已經跑在業界前端，超越其他競爭者。

圖 | 谷歌的 72 位量子晶元

這場谷歌和阿里巴巴之間的量子之爭看起來只是小火花，在 Google 回應阿里巴巴之後，DT 君馬上徵詢阿里巴巴的意見，然而阿里僅表示不予置評。

隨著各家量子技術的進展，以及技術著眼點的不同，可預期爭議也將越演越烈，畢竟不可能每家量子技術都能成就霸權。但會不會隨著量子技術的發展讓小火花演變成燎原大火？其實 DT 君樂觀其成，畢竟有競爭才有進步，而且真理會越辯越明。至少在科學發展領域上是如此