专家质疑谷歌「提速1亿倍的量子计算机」

强大的量子计算机终于要来临了吗?最近,谷歌宣称他们的D-Wave量子计算机在解决某些问题时的速度比普通计算机快1亿倍,这将为人工智能带来巨大的推动。然而,《新科学家》杂志采访了业内的一些研究者,他们认为谷歌的声明言过其实了,其实几乎不比普通的PC快。当全世界都在为谷歌兴奋的时候,我们来看一些不同的声音吧。

谷歌做了什么?

2013年,谷歌从加拿大本拿比的D-Wave公司购买了一台量子计算机。D-Wave是唯一一家销售此类设备的公司,他们的产品在学术界饱受争议。此前他们曾声称自己的计算速度更快,但遭到了质疑。现在,谷歌发布了D-Wave迄今为止最强大的结果,显示出1亿倍的速度提升。

D-Wave计算机是如何工作的?

D-Wave计算机是一种称为「量子退火算法计算机(quantum annealer)」的专业设备,工作原理是探索能量景观(energy landscape)中的山峰与低谷,这些能量景观对应着它要解决的问题。目标是到达能量景观中的最低点,该点对应着最好的解。一种称为量子隧穿的性质让D-Wave能通过「隧道」快速穿越能量景观中的山峰,从理论上说,能更加快速地获得答案。

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谷歌怎样获得如此巨大的速度提升?

谷歌的团队用D-Wave与一台运行模拟退火软件的普通计算机进行对比。正如名字所暗示的那样,这个软件试图模拟能量景观的探索过程,但是与D-Wave不同,它不能通过隧穿来走捷径,使得速度更慢。至关重要的是,谷歌在这两台计算机上都测试了大型问题,揭示出二者在性能上的区别。 谷歌的Hartmut Neven在一篇博文中宣布了这个结果,他说:「我们发现,在涉及到将近1000个二进制变量的问题实例中,量子退火的表现比普通计算机的模拟退火好太多了。它比单芯上运行的模拟退火快了不止108倍。」

其他人怎么说?

「你需要仔细读一读文章,」瑞士苏黎世联邦理工学院的Matthias Troyer说。「它只是在某些特定的问题上比某些特定的传统算法快108倍,而这些问题的设计初衷就是对普通算法很难,对D-Wave很简单。」换句话说,D-Wave占了巨大的主场优势。 Troyer说,对模拟退火算法进行一下改进,就能把D-Wave的优势降到100倍,而另一些更加复杂的算法在普通PC上运行时甚至能比D-Wave更快。「声称『提升108倍的速度』十分误导人,」他说。 你还需要记住的是,D-Wave是一个需要花费1000~1500万美元的专业硬件。谷歌在详述这项研究的论文中承认,一台同样专业的非量子设备也能达到D-Wave的速度,但他们认为没必要研究这个课题,因为他们相信量子计算机很快就能超过它。(谷歌的论文pdf点此可下载:Google What is the Computational Value of Finite Range Tunneling

那么,谷歌是在试图蒙骗我们吗?

并没有。Neven在这篇博客的结尾承认,其他算法也可能赢过D-Wave,但是谷歌的团队认为,一旦量子计算机变得更大,其他算法的优势就会消失。 但有一些人却没这么信誓旦旦。麻省理工学院的Scott Aaronson说:「这肯定是迄今为止对D-Wave的能力最令人印象深刻的证明。但是,D-Wave是否真能取得我所认为的『真正的量子提速』,目前还完全不清楚。」

我们是否真能获得高速量子计算机的确凿证据呢?

或许能。但是,很可能需要新的硬件。D-Wave的目标永远都是让量子计算机尽快商业化,但是Aaronson认为他们的「量子退相干」(对计算必须的脆弱量子状态的度量)并不比那些用缓慢而稳定的方法所建造的量子芯片更好。谷歌正在对冲它的赌注——它聘用了外部研究员来建造自己的量子芯片。而IBM最近也获得了美国政府的资金来开发自己的版本。 Aaronson认为这两项努力看起来更有前景一些。他说:「事情的进展比我期待的快得多。但是,将市场行为和真正的能力分开来,至始至终都是一件非常重要的事。」  来自newscientist,机器之心编译出品。编译:汪汪。

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