強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)終于要來臨了嗎?最近，谷歌(微博)宣稱他們的D-Wave量子計(jì)算機(jī)在解決某些問題時(shí)的速度比普通計(jì)算機(jī)快1億倍，這將為人工智能帶來巨大的推動。然而，《新科學(xué)家》雜志采訪了業(yè)內(nèi)的一些研究者，他們認(rèn)為谷歌的聲明言過其實(shí)了，其實(shí)幾乎不比普通的PC快。當(dāng)全世界都在為谷歌興奮的時(shí)候，我們來看一些不同的聲音吧。
谷歌做了什么？
2013年，谷歌從加拿大本拿比的D-Wave公司購買了一臺量子計(jì)算機(jī)。D-Wave是唯一一家銷售此類設(shè)備的公司，他們的產(chǎn)品在學(xué)術(shù)界飽受爭議。此前他們曾聲稱自己的計(jì)算速度更快，但遭到了質(zhì)疑?，F(xiàn)在，谷歌發(fā)布了D-Wave迄今為止最強(qiáng)大的結(jié)果，顯示出1億倍的速度提升。
D-Wave計(jì)算機(jī)是如何工作的？
D-Wave計(jì)算機(jī)是一種稱為「量子退火算法計(jì)算機(jī)(quantum annealer)」的專業(yè)設(shè)備，工作原理是探索能量景觀(energy landscape)中的山峰與低谷，這些能量景觀對應(yīng)著它要解決的問題。目標(biāo)是到達(dá)能量景觀中的最低點(diǎn)，該點(diǎn)對應(yīng)著最好的解。一種稱為量子隧穿的性質(zhì)讓D-Wave能通過「隧道」快速穿越能量景觀中的山峰，從理論上說，能更加快速地獲得答案。
谷歌怎樣獲得如此巨大的速度提升？
谷歌的團(tuán)隊(duì)用D-Wave與一臺運(yùn)行模擬退火軟件的普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行對比。正如名字所暗示的那樣，這個(gè)軟件試圖模擬能量景觀的探索過程，但是與D-Wave不同，它不能通過隧穿來走捷徑，使得速度更慢。至關(guān)重要的是，谷歌在這兩臺計(jì)算機(jī)上都測試了大型問題，揭示出二者在性能上的區(qū)別。
谷歌的Hartmut Neven在一篇博文中宣布了這個(gè)結(jié)果，他說：「我們發(fā)現(xiàn)，在涉及到將近1000個(gè)二進(jìn)制變量的問題實(shí)例中，量子退火的表現(xiàn)比普通計(jì)算機(jī)的模擬退火好太多了。它比單芯上運(yùn)行的模擬退火快了不止108倍。」
其他人怎么說？
「你需要仔細(xì)讀一讀文章，」瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的Matthias Troyer說?！杆皇窃谀承┨囟ǖ膯栴}上比某些特定的傳統(tǒng)算法快108倍，而這些問題的設(shè)計(jì)初衷就是對普通算法很難，對D-Wave很簡單?！箵Q句話說，D-Wave占了巨大的主場優(yōu)勢。
Troyer說，對模擬退火算法進(jìn)行一下改進(jìn)，就能把D-Wave的優(yōu)勢降到100倍，而另一些更加復(fù)雜的算法在普通PC上運(yùn)行時(shí)甚至能比D-Wave更快?！嘎暦Q『提升108倍的速度』十分誤導(dǎo)人，」他說。你還需要記住的是，D-Wave是一個(gè)需要花費(fèi)1000～1500萬美元的專業(yè)硬件。谷歌在詳述這項(xiàng)研究的論文中承認(rèn)，一臺同樣專業(yè)的非量子設(shè)備也能達(dá)到D-Wave的速度，但他們認(rèn)為沒必要研究這個(gè)課題，因?yàn)樗麄兿嘈帕孔佑?jì)算機(jī)很快就能超過它。(谷歌的論文pdf點(diǎn)閱讀原文，可在網(wǎng)頁中下載)
那么，谷歌是在試圖蒙騙我們嗎？
并沒有。Neven在這篇博客的結(jié)尾承認(rèn)，其他算法也可能贏過D-Wave，但是谷歌的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，一旦量子計(jì)算機(jī)變得更大，其他算法的優(yōu)勢就會消失。
但有一些人卻沒這么信誓旦旦。麻省理工學(xué)院的Scott Aaronson說：「這肯定是迄今為止對D-Wave的能力最令人印象深刻的證明。但是，D-Wave是否真能取得我所認(rèn)為的『真正的量子提速』，目前還完全不清楚?！?/p>
是否真能獲得高速量子計(jì)算機(jī)的確鑿證據(jù)呢？
或許能。但是，很可能需要新的硬件。D-Wave的目標(biāo)永遠(yuǎn)都是讓量子計(jì)算機(jī)盡快商業(yè)化，但是Aaronson認(rèn)為他們的「量子退相干」(對計(jì)算必須的脆弱量子狀態(tài)的度量)并不比那些用緩慢而穩(wěn)定的方法所建造的量子芯片更好。谷歌正在對沖它的賭注——它聘用了外部研究員來建造自己的量子芯片。而IBM最近也獲得了美國政府的資金來開發(fā)自己的版本。
Aaronson認(rèn)為這兩項(xiàng)努力看起來更有前景一些。他說：「事情的進(jìn)展比我期待的快得多。但是，將市場行為和真正的能力分開來，至始至終都是一件非常重要的事?！?/p>
