與經(jīng)典計算機(jī)相比，該系統(tǒng)在算力上實現(xiàn)了指數(shù)級增加，達(dá)到了量子計算領(lǐng)域里程碑式的突破。

當(dāng)?shù)貢r間10月23日，Nature將150周年特刊封面給了谷歌的量子計算成果，以表彰它在量子計算領(lǐng)域研究上的“一大步”。

這一次，谷歌是在“量子優(yōu)越性”細(xì)分方向上取得了重大突破，其中量子優(yōu)越性是指用量子電腦解決古典電腦實際上解決不了的問題。

據(jù)悉，在實驗中，谷歌用一臺54位量子比特的量子計算機(jī)在非常短的時間內(nèi)就完成了世界第一超算需要計算1萬年的計算任務(wù)，當(dāng)時僅耗時約3分20秒（200秒）。這一成果最初出現(xiàn)在今年9月NASA官網(wǎng)上的一篇名為《Quantum supremacy using a programmable superconducting processor》的論文，引發(fā)業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注也受到了質(zhì)疑，后來很快就被刪除了，如今在剛剛出版的Nature雜志150周年特刊上，這篇論文再次出現(xiàn)，也意味著成果的真實性已經(jīng)被證實。

論文公布的信息顯示，谷歌的量子計算機(jī)采用了自研的由54個量子比特組成的名為Sycamore的處理器，該處理器包含一個二維網(wǎng)格，網(wǎng)格中的每個量子比特與其他四個相連，所以芯片具有足夠的連通性，可以快速交互。實驗中由于有1個量子比特?zé)o法有效工作，處理器實際只用了53個量子比特。

基于Sycamore處理器，谷歌改進(jìn)了具有增強(qiáng)并行性的雙量子比特門，實現(xiàn)了在同時操作多個門情況下依然能夠可靠地記錄，這也是此次成果最大的亮點。

總的來說，與經(jīng)典比特所能達(dá)到的計算空間相比，Sycamore處理器利用量子疊加和量子糾纏實現(xiàn)了計算能力指數(shù)級的增加，同時研究團(tuán)隊開發(fā)了可以保證較高的運算保真度（高達(dá) 99.99%）糾錯流程，確保了量子計算機(jī)的計算穩(wěn)定性。

為了測試該系統(tǒng)，團(tuán)隊設(shè)計了一項對量子電路產(chǎn)生的100萬個隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行采樣的任務(wù)，這對經(jīng)典計算機(jī)來說難度非常之高，而量子處理器在200秒左右從量子電路中完成了樣本的采集。

對此，谷歌 CEO 桑達(dá)爾·皮查伊第一時間發(fā)文表示祝賀，“隨著我們擴(kuò)展了計算的可能性，我們也解鎖了全新的計算。對于科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究者來說，這是人們期待已久的一句‘Hello World’——迄今為止，量子計算實用化最有意義的一個里程碑，我們可以把它比作為人類打造出了第一個脫離地球引力束縛，觸碰太空邊緣的火箭。”

不得不說，在量子計算領(lǐng)域，谷歌和IBM一直難分高下，也處于常年的競爭狀態(tài)。這一次在谷歌Nature論文發(fā)表的前一天，IBM研究人員也發(fā)表了自己的觀點，稱谷歌并未充分利用超級計算機(jī)的存儲潛力，暗示量子霸權(quán)的競爭仍在繼續(xù)。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5.pdf

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