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D-Wave的量子计算机是否为真存在疑问

来源:新华社   2014-06-22 15:17:40   点击:

导读: 我们确实发现,在大批问题样本中,对某些具体问题的计算,量子芯片运行经典算法比传统计算机快。但就样本整体而言,我们没有探测到‘量子加速’。

量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机,鉴于量子计算机的强大功能和特殊重大的战略意义,近20年来,相关领域的科学家纷纷投入研制工作,虽然面临重重技术障碍,但取得一些重要进展,证实了研制出量子计算机不存在无法逾越的困难。作为量子计算机的核心部件,量子芯片的开发与研制成为美国、日本等科技强国角逐的重中之重。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

D-Wave的量子计算机是否为真存在疑问

量子计算机是一种新型的计算机,在生活中并不常见,但是最引人关注的可能是近几年来业内对他的争议,由加拿大D波公司生产的全球首批商用量子计算机争议不断。Google和NASA宣布合作设立量子实验室,购买D-Wave的量子计算机研究机器学习。然而,D-Wave的量子计算机是否是真的量子计算机,长期以来一直备受争议。MIT知名计算机科学家Scott Aaronson是量子计算机的资深批评者,他在其博客了记录了各方对D-Wave量子计算机的质疑和讨论。但是量子计算机的速度是否是这样的等等问题都没有答案,对于他的性能到底是怎样的也不知道。

对于量子计算机的问题以及主要的性能,相关人士表明,那些从事基础量子计算研究的实验室,所研究的系统涉及的量子比特数目仅为个位数,且大多数都是这样,但是D波量子计算机的比特数目达到512,已经初步具有解决实际问题的规模。量子计算之所以能快速高效地并行运算,除了因为量子态叠加性之外,还因为量子相干性。量子相干性是指量子之间的特殊联系,利用它可从一个或多个量子状态推出其它量子态。譬如两电子发生正向碰撞,若观测到其中一电子是向左自转的,那么根据动量和能量守恒定律,另外一电子必是向右自转。这两电子间所存在的这种联系就是量子相干性。可以把量子相干性应用于存储当中。若某串量子比特是彼此相干的,则可把此串量子比特视为协同运行的同一整体,对其中某一比特的处理就会影响到其它比特的运行状态,那我如果存在“量子加速”的假设成立,那么量子计算机增加的计算时间与传统计算机比较应该是少很多的。

但是刚刚的结论只是假设,假设这样的形势存在,但是在对洛克希德-马丁公司的D波量子计算机的测试评估中,研究人员没有找到“量子加速”的证据。这种假设似乎偏离了轨道,王智慧说:“我们确实发现,在大批问题样本中,对某些具体问题的计算,量子芯片运行经典算法比传统计算机快。但就样本整体而言,我们没有探测到‘量子加速’。”王智慧也对此特别的强调认为:“没有节检测到量子加速并不意味着量子计算机不能超越传统的计算机,只是有很多的因素可能会覆盖检测量子加速。”

对于此次的此时似乎十分的重要,而她也是十分的谨慎,她还解释说,此次的检测和研究只是一类问题,有可能并非是量子计算机能最大限度发挥其长处的一类问题,有一些因素如输入问题参数的精度、操作温度等都会影响芯片的计算性能,“因而我们还是期待更确切的量子加速证据会在后续研究或者下一代更大更好的芯片中探测到”。D波公司商业发展主管科林·威廉斯在接受《科学》杂志采访时反驳称,此项研究中所使用的问题太过简单,无法表现量子芯片的性能,“并非探测‘量子加速’的最佳选择”。此前,D波公司共同创始人乔迪·罗斯还曾公开抨击此次研究的负责人、瑞士苏黎世联邦理工学院物理学家马蒂亚斯·特罗耶,认为没有检测到量子加速简直是一派胡言,因为量子加速是一种很难检测到,但是却是一定存在的东西。

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