6 秒内完成47年运算， Google量子计算机轻松碾压世界第一超算

Callejon

尔定律已逼近极限，量子计算将带领人类进入一个全新的领域。

近日， Google 在 arxiv 上发表了一篇关于量子计算机的论文，并宣称他们的量子计算机在短短 6 秒内就完成了世界上最先进计算机 47 年的计算量。

研究论文显示， Google 最新 Sycamore 量子处理器从 2019 年 的 53 个量子比特飞跃到了现如今的 70 个量子比特。

需要说明的是，作为量子计算机的基本信息单元，量子比特数（英语：quantum bit）是评估量子计算机运算能力的一个重要参数。量子比特数越大，计算机中的组件就越多，能够以指数方式执行的计算就越多。

因此，新处理器量子比特数量的增加意味着其性能得到了成倍的提高，与此同时，论文也显示，新处理器的稳健性也大约是以前的 2.41 亿倍。

事实上，无论是「口头」，还是「实际」，Google 从未放弃对量子计算机的研发。

早在 2019 年 9 月 20 日， Google 在 NASA 上发表了一篇关于量子计算机的论文，声称其研发的量子计算机在全球首次实现了「量子霸权」（即代表量子计算机能比传统计算机更好地解决一个特定计算问题），成功在 200 秒内完成了彼时最为强大的超级计算机 Summit 需要 1 万年才能完成的计算。

当时他们用到的正是由 54 个量子比特组成的 Sycamore 量子处理器，只不过有 1 个量子比特出现故障，处理器实际上只用了 53 个量子比特。

消息一出，引发了全球各界人士的关注，也因此引起了不少业内人士的质疑。IBM 科学家通过改进算法发现，同样任务的理想模拟可以在 2.5 天内完成，而且保真度要高得多。尽管在外行看来，可能这个结果并不理想，但对于量子领域的科学家而言依然意义重大，因为其第一次直观地展示了「量子霸权」的威力。

▲ 图片来自：WSJ

时隔五年后，以超级计算机为代表的传统计算机也获得了井喷式发展。

在 2023 年 6 月发布的最新的超级计算机排名榜单中，第一名是由美国 AMD 和 HPE Cray 联合制造的 Frontier 超级计算机，理论最大吞吐量达到 2 exaflops，即每秒两次 quintillion 计算， 这意味着其计算能力达到了 Summit 超级计算机的十倍。

但在量子计算机的降维打击下，「再粗的蚊子腿也拗不过大象」，二者之间的差距也变得愈加悬殊。

Google 研究团队称，Frontier 超级计算机需要 6.18 秒即可匹配 Google -53 量子比特计算机的运算结果，而匹配 Google 最新研制的量子计算机，Frontier 超级计算机至少需要花费 47.2 年。

剑桥量子公司 Riverlane 的 CEO Steve Brierley 更是将 Google 的进步称为一个「重大里程碑」，补充道：「关于我们是否已经达到或确实能够达到量子霸权的争论，现在已经解决了。」

不过初创企业 Universal Quantum 的 CEO Sebastian Vettel 也表示：「量子计算机需要展示更多实用功能。」

▲ 图片来自：Funstec

作为参考，以下便是 Swarma Club 整理的 8 个关于未来量子计算机的具体应用：

在药物领域，使用量子计算机或许可以根据病毒在不同人群中的传播途径，精准预测它们的变异方向并提前设计出特效药。

在密码学领域，破解 1024 位长的 RSA 算法，传统计算机可能需要几十万年，而用一台 512 量子比特的量子计算机理论上可以做到 1 秒破解。

在生物领域，通过量子计算机整合基因组、转录组、蛋白质组、代谢组和表型组的多套数据，重新定义一个物种是未来的研究重点和难点。

在天气预报领域，使用量子计算机能大幅提高对天气预报的实时测算，进而大幅提高预报准确率和延长预报天数。

在自动驾驶领域，汽车上配备量子计算机，能够精准测量和运算出安全和舒适的驾驶场景所包含的要素。

在辅助设计领域，量子计算机通过连接人脑，将人脑所想画面呈现于屏幕上，然后通过简单的选择，即可完成专业水准的设计。

在财务管理领域，量子计算机运算各类变量和参数，从而预测一个巨复杂系统的走向，甚至能够测算出金融风暴发生的概率，做到未雨绸缪。

在生物演化领域，使用量子计算机或能建立时间分辨率为年、甚至天级别的地球历史。

当然，关于量子计算的应用还有很多，如果想体验更多具体落地的应用，不妨给予其成长足够的时间，届时我们都将在未来一一尝试。

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收穫新知 謝謝大大