中國科學家表示，他們已經(jīng)開發(fā)出一種算法，可以執(zhí)行一項被認為是經(jīng)典計算不可能完成的任務。這個算法的實現(xiàn)將再次挑戰(zhàn)谷歌的“量子霸權(quán)”。

1.中國利開經(jīng)典計算機發(fā)新算法，媲美谷歌量子計算機

該團隊表示，他們的非量子經(jīng)典計算機在大約15小時內(nèi)完成了采樣任務，谷歌的Sycamore量子計算機成相同任務需要200秒。不過使用他們的方法生成的100萬個不相關樣本的保真度為0.0037，而谷歌量子計算機的保真度為0.002，因此在保真度和準確性方面要高于谷歌。

所謂的量子霸權(quán)指的是量子機器能夠執(zhí)行最強大的傳統(tǒng)超級計算機無法完成的計算。而中國科學院理論物理研究所的科學家在一篇論文中表示，他們在經(jīng)典計算機上的算法使用512個圖形處理單元(gpu)，在大約15小時內(nèi)完成了對Sycamore量子電路的模擬。

2019年10月，谷歌表示，其Sycamore處理器是第一個實現(xiàn)量子霸權(quán)的處理器，它在3分20秒內(nèi)完成了一項任務，這將需要最好的經(jīng)典超級計算機——IBM的Summit 1萬年的時間。

這一說法，尤其是谷歌科學家得出的“10000年”結(jié)論受到了一些研究人員的質(zhì)疑。中國科學院的研究小組認為，谷歌估算的計算時間依賴于一個特定的經(jīng)典算法，而不適用于所有可能算法的理論界限。因此在原則上，可能存在比谷歌使用的算法性能更好的算法。該團隊否定了量子霸權(quán)的說法，并提供了一種基于張量網(wǎng)絡方法的算法。

該研究所的張教授表示，目前在量子計算領域，將經(jīng)典計算和量子計算結(jié)合在一起對于現(xiàn)實世界的應用是非常重要的，因為量子計算存在“噪音”或降低其準確性的干擾。他說:“我們的新算法和使用先進的經(jīng)典計算資源包括500多個gpu，這就是為什么我們的設備在隨機量子電路采樣問題上可以與谷歌的量子計算機相媲美。”

2.中國率先解決“量子霸權(quán)”采樣問題，未來模擬時間可縮短至幾十秒

在本月發(fā)表的最新論文中，該團隊表示:“如果我們對量子霸權(quán)電路的模擬能夠在現(xiàn)代超級計算機上高效實現(xiàn)，原則上整體模擬時間可以縮短到幾十秒，這比谷歌的硬件實驗要快。另外，據(jù)我們所知，這是第一次在實踐中解決了Sycamore量子優(yōu)勢電路的采樣問題，其保真度比谷歌的硬件樣本還大。”

模擬量子計算對傳統(tǒng)計算機開發(fā)技術(shù)十分重要，它使研究人員能夠在量子機器上運行實驗之前對實驗進行測試和驗證，并有助于了解為量子機器提供動力的功能以及量子和經(jīng)典系統(tǒng)之間的界限。

量子計算仍處于起步階段，但有望通過操縱亞原子粒子將計算能力提升到一個新的水平。科學家們希望它將有助于在材料科學和開發(fā)新藥等領域取得突破。

中國已經(jīng)將量子技術(shù)列為重中之重，它與其他六個關鍵科學技術(shù)領域一起被列入了國家的五年發(fā)展計劃，特別是在計算、超安全通信網(wǎng)絡和精密測量等應用領域。