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酒神的狂欢:谷歌公司“量子霸权”计划浅析

【酒神狂欢节上的青年们】威廉·阿道夫·布格罗,法国十九世纪著名浪漫主义画家,作品追求细节和完美。这幅“酒神狂欢节上的青年们”轻漫而不轻狂,色调柔和细腻,动感十足:老一代已经功成名就、酩酊大醉,即将退出历史舞台(宙斯?左后方骑毛驴者)。人们的视线被舞台中央一群年轻人健美、自由、奔放的舞姿所吸引,预示着新的世纪即将诞生……。量子信息时代是否也即将来临呢?谁将最后夺得这一领域盛满玉液琼浆的“圣杯”—量子计算机呢?

1“量子霸权”从何而来?

熟悉现代科学史的人大概都知道“索尔维大会”(Solvay Conference)在量子物理发展史上所扮演的角色。正是在Solvay这位比利时著名实业家、化学家兼荣誉国务大臣的赞助下,才有了波尔与爱因斯坦在索尔维会议上华山论剑的传奇,例如1927年第5届索尔维大会上拍下的这张现代物理学最著名(没有之一)的英雄谱。照片中29位物理学家有17位已经或将要获得诺贝尔奖,而位于第二排最右边的哥本哈根学派的“诺贝尔奖幼儿园园长”波尔似乎恨不得摄影师一喊完“cheese”就立马冲到第一排正中间与“现代物理学教父”爱因斯坦继续进行上帝是否扔骰子的旷世之争。可惜1922年已经去世的索尔维先生未能一睹1927年盛会的风采。然而成功不必在我,作为世界上最前沿、最开放的世界顶级物理化学会议,索尔维大会已经作为一个科学文化传统一直传承下来了,这大概是对这位实业家最好的纪念。它将注定会继续创造奇迹!

2011年11月19日,在第25届索尔维大会上,美国加州理工学院物理学家(喜欢追美剧的各位一定对“生活大爆炸”的谢耳朵有点印象吧?)John Preskill负责作大会总结。在他随后发表的题为《量子计算与量子纠缠的研究前沿》(Quantum Computing and The Entanglement Frontier)的报告当中,Preskill 教授首次提出了“量子霸权”(quantum supremacy)的概念,用以描述量子计算机最大的一个特征,即经典计算机难以望其项背,而必须采用量子计算设备才能完成的计算任务。人们可能会有这样的疑问:具有这种“量子加速”特征的算法早已存在,如Shor算法等,为何Preskill还要提出“量子霸权”这个概念呢?原因很简单,那就是人们需要尽快拿出一台能够真刀实枪进行量子加速计算的设备来向世人展示,人类社会确确实实能够研发出量子计算机,哪怕它暂时还达不到能够运行Shor算法的要求(即要采用大规模容错型量子计算机才能破译现代公钥密码),但至少可以给人们一个定心丸:即量子计算机必将是人类未来新型计算的发展方向。从这个意义上来讲,“量子霸权”概念的提出,颇像当年“图灵测试”一样:即使至今没有大家公认的一个图灵测试的突破点,但它却极大的推动了人工智能的发展。因此量子霸权这一具有鲜明西方文化特色的概念有可能会为将来“群雄逐鹿量子中原”提供一个可以对比的参照系。人们可以预计,在随后的量子计算擂台,武林霸主之争恐怕也会多次易手。

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