量子计算现在！

文章：M. di Paolo Emilio

现在量子计算机是真实存在的。最新谷歌计算实验发表于自然开创了一个新的计算时代。该出版物是理论计算机科学的一个实验。谷歌的科学家将展示量子处理器的能力，以解决传统计算机年复一年才能完成的计算。到目前为止，还没有人能够维持量子相干如此之久。

量子计算机的工作方式与经典机器有本质上的不同:一个经典位是1或0，但一个量子位，或量子位，可以同时以多种状态存在。加州大学圣巴巴拉分校(University of California, Santa Barbara)的实验物理学家约翰·马提尼斯(John Martinis)和加州山景城谷歌领导的一个团队说，他的量子计算机执行了一个特定的计算，超出了“经典”计算机的实际能力。同样的计算也需要最好的经典超级计算机一万年才能完成。

量子位的一个基本性质涉及所谓的干涉;第三个重要的性质与量子位纠缠的可能性有关，也就是说，纠缠会导致深度关联。它意味着，简化，能够以前所未有的速度计算。

物理学家和工程师长期以来一直在研究如何管理QUBBit。为了利用其特性，因此保持量子相干，需要有效的热管理系统。此外，它们必须在特定的实验室条件下分离;否则，他们崩溃了。到目前为止，已经使用过超导体，能够在低于零的温度下工作的金属。IBM和Google在Josephson结合的工作组成，由绝缘体分隔的两条超导体。还有其他技术，例如微软投注的拓扑量子计算。

谷歌实验中实现的示例计算是对量子随机数发生器输出的控制。虽然只是一个有限的例子，但它代表了一个巨大的科学成果。这一消息也从与谷歌合作开发量子计算的NASA网站上泄露出来。

通过这一目标，谷歌已经达到了长期以来一直是军事石的量子至上。“它看起来像谷歌已经给了我们第一个在澳大利亚新南威尔士大学的量子物理学家中可以实现量子加速的第一个实验证据。”澳大利亚新南威尔士大学的量子物理学家Michelle Simmons说。

谷歌的算法在一个54量子位量子芯片上运行，每个芯片都由超导回路组成。一般来说，这个数字只是机器计算所需的百万量子位的一小部分(图1)。

图1:谷歌的量子计算机[来源:谷歌]

解决方案测试本质上是将数据与各种经典计算机(包括田纳西州橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的超级计算机Summit)运行的不同计算模型进行比较。谷歌团队估计，即使是在拥有100万个处理单元的计算机上，模拟整个电路也需要1万年。另一方面，量子计算机只需要3分20秒。

这是进一步完善量子计算机来解决更复杂的任务。物理学家认为，这将是使大规模量子计算机工作的必要条件。谷歌正在为此努力，寻求进一步的改进，以进一步展示量子超级慈善，甚至在即将到来的商业市场。

通用量子计算机的可用性可以对许多研究领域和我们的社会产生根本性的影响。量子计算和人工智能可以保留我们从未见过的东西。