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“九章”成绩可喜 但距离标准量子计算机任重道远(下)

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实现标准量子计算机难度极大
之所以实现标准量子计算机难度极大,主要是因为在编码、系统扩展、逻辑门精度、相干消等诸多方面,都有着极大的差距。
编码是制造通用量子计算机的最大拦路虎。如果要制造出超过经典计算机的标准量子计算机,就必须至少获得50个逻辑比特。然而,目前人类所知的量子纠错机制,必须用上80-10000个物理比特,才能产生1个逻辑比特。目前全球没有任何一家商业公司或科研机构,能够做出一个逻辑比特。
要说明的是50个逻辑比特并不是终点,而仅仅是一个新起点——虽然一些量子计算机的鼓吹者声称50个量子比特就能颠覆经典计算机,但实际上,这种说法并不客观。
瑞士苏黎世皇家理工学院的物理化学家马科斯.雷勒表示:“如果我们拥有超过200个逻辑比特位,我们就能在量子化学上做到传统计算机无法做到的事情,如果拥有5000个逻辑比特位,量子计算机将为这一领域带来颠覆性的改变。”
更多的逻辑比特就需要扩展系统,但系统扩展的难度会以几何倍数增长,何况现在连一个逻辑比特都无法实现。
逻辑门精度也是一个大问题,要制造出标准量子计算机,单比特门精度和双比特门精度都必须达到非常高的要求。一些现在所谓的“量子计算机”的单比特门精度和双比特门精度其实都达不到标准量子计算机的要求。
量子计算有赖于量子纠缠,随着环境、时间的变化,量子之间会失去这种纠缠效应。而维持量子纠缠的稳定时间才是真正有用的,而IBM此前只能维持90毫秒,这么短的时间,基本不具备实用价值。
现在这些所谓的“量子计算机”,虽然在宣传上往往冠以“通用”之名,但其实都只能完成特定任务。
比如国内的某台量子计算原型机就只能做波色采样,不具备通用性。国外谷歌、IBM、英特尔的机器也是类似,都是专用机,在一些特定应用,能够取得相对于经典计算机的优势,但不具备通用性。
对于量子计算机,无论是商业公司也好,还是政府也好,投入一定资金进行探索是非常好的。在技术进步的道路上,不断取得成绩也值得称赞。
但一些商业公司过分炒作量子计算概念,对一些有限且局部的进步大肆渲染浮夸营销误导大众,仿佛量子计算机就要到革命的前夜,仿佛经典计算机就要成为电子垃圾,未免就有些过了。
标准量子计算任重道远
谷歌、IBM、英特尔与潘院士、郭院士团队的努力都值得称赞。
然而,问题就在于量子计算机概念被过度炒作,量子已经成为与纳米、Alot、5G等词汇一样被媒体和资本热炒,被捧得太高,已经超出其实际技术水平,并衍生出了很多原本不具备的概念。这种做法并不利于行业的健康发展和技术进步。
由于研发标准量子计算机的难度非常非常大,有业内人士认为:
所谓标准的量子计算机,也是一批人的定义,不见得一定是最后的实现方式,我们要以比较开放的态度来看这个系统是不是能够实现超越非量子的计算能力。
无独有偶,IBM的工程师也提出了“近似量子计算”的概念,也就是在无法解决编码问题的情况下,开发出能够适应、容忍噪音的算法,并得到正确的答案。
这就像是在大选中,统计人员无视一些出错的的电子选票后,仍然得到正确的选举结果。
总而言之,量子计算机必然会先以量子专用机的形式出现,并在特定领域取得自己的立足之地。这些专用机只会是经典计算机的补充,而非对经典计算机的革命。
若要制造出具有通用性,且性能超越经典计算机的标准量子计算机,则是一项非常艰巨的任务。

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