量子電腦比現今電腦強億倍,跨入下一世代!
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量子電腦並非科幻小說的情節,跟一般電腦相比,量子電腦擁有極快的運算速度,傳統電腦用簡單的0與1位元(bit)來儲存資訊,而量子電腦可以將0或1、0與1相互疊加,處理更多 ...
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May17Thu201822:28
量子電腦比現今電腦強億倍,跨入下一世代!
富士通(Fujitsu)發表量子運算服務,格外引起科技業矚目,因為量子電腦被譽為「下個世代運算工具」,理論上可以達到現有電腦運算能力的1億倍,傳統電腦需要花上數十年解決的問題,量子電腦可能在不到一天內就能達成,預估到2025年市場可以達到百億美元規模,儘管電腦本身尚未商用化,但已經吸引Google、IBM等大廠砸重金卡位,爭奪「量子霸權」目標。
據摩根士丹利2016年報告顯示,未來十年量子電腦將改變許多產業,預估在高端的量子電腦運算市場,到2025年會達到百億美元規模,故吸引微軟、IBM、Google等頂尖科技大廠近年陸續展示相關先進技術,提前卡位市場,希望達到「量子霸權」的目標。
由於近年量子電腦相關先進實驗案例大多集中在傳統歐美大廠,故身為日系廠商的富士通舉動格外引起矚目。
富士通指出,量子運算服務「FujitsuDigitalAnnealer」,首創結合傳統運算與量子運算的最新技術,以量子運算概念為基礎所打造的數位電路結構設計,能高速、有效地使用大數據進行組合最佳化演算。
目前,量子運算可以快速處理大量數據,所以適用於產品在化學、藥物研究領域的分子相似性比對、金融投資標的分析、廠房庫存管理、高度個人化的數位行銷廣告投放等,提供了路徑資料排列組合運算上無法以傳統電腦進行解析的高速運算解決方案。
量子體系用於運算的想法,早在1980年代就由物理學家理察‧費曼(RichardFeynman)提出,然而量子電腦一直被視為如白日夢般遙不可及的未來,近幾年IBM、Google、微軟(Microsoft)、Intel等科技巨頭,紛紛投入量子電腦領域後,才讓量子電腦有從實驗室慢慢走向一般商用領域的跡象。
摩根士丹利曾在2016年表示,未來十年,量子電腦將對許多產業產生重大影響,更預估高階量子電腦運算市場,在2025年會達100億美元價值,各家大廠磨刀霍霍投入大量資源研發,為的就是達成「量子霸權」(quantumsupremacy)目標。
「量子霸權」是2012年由加州理工學院物理學家焦恩‧普瑞斯基爾(JohnPreskill)提出的概念,意思是當量子電腦發展到50量子位元(qubit)時,運算能力將會超越世界所有電腦,具有解決傳統電腦解決不了問題的能力。
而目前究竟有哪些公司著墨這個領域呢?
微軟
2005年,微軟當時就由數學家麥可‧弗里德曼(MichaelFreedman)領軍,成立研究拓樸量子運算的「StationQ」實驗室,微軟執行長薩蒂亞‧納德拉(SatyaNadella)認為,量子電腦的高速運算速度可以幫助人類解決像是醫療、能源,這類傳統電腦運算需要花上百萬年時間才能解決的難題,研究人員能因此受惠加速開發出新材料、程式等。
去年9月也公布兩款量子模擬器,一款可實際在一個場域運作,另一款在微軟Azure雲端平台運作,微軟負責量子軟體開發的資深研究員KrystaSvore談到:「量子模擬器能讓開發人員在實體機器尚未問世的情況下開發;量子電腦能自動建模,如果是透過傳統電腦,我們不能真正了解這些流程。
」
▲藉由程式語言Q#,協助開發者開發量子電腦的軟體,加快量子運算走向商業化。
(Source:Flickr/BipHooCompany CCBY2.0)
去年12月,宣布推出一款程式語言「Q#」,可以協助開發者為量子電腦開發軟體,喊出要在5年內讓量子電腦進入商業市場的目標;今年3月,微軟研究員透過由半導體材料和超導材料製作的奈米線材,發現馬約拉納費米子(Majoranafermion)存在的證據,它是一種穩定量子訊息編碼方式,微軟希望在今年將費米子轉化為量子,並在5年內提供商業使用,意味著微軟在量子電腦的努力上又邁進一步。
IBM
IBM同樣在量子運算領域深耕多年,1998年就開發出第一個量子位元,2016年就開發出具有5量子位元(qubit)的量子電腦,一年多後,IBM就宣布研發出全世界第一台50量子位元(qubit)的量子電腦,並在2018年的消費電子展(CES)正式亮相。
公開展示50量子位元電腦內部結構時,IBM研究主席JefferyWelse表示,目前遇到最大的挑戰是溫度,因為量子位元可能因噪音等干擾導致數據流失,為了將干擾降到最低,必須將處理器放在比太空還冷250倍的低溫環境。
▲ 當量子電腦發展到50量子位元(qubit)時,運算能力將會超越世界上所有電腦,就稱為「量子霸權」。
(Source:IBM)
JefferyWelse談到,IBM有信心十年內打造出一台具備50到100位元的量子電腦,「只需要幾分鐘時間,就能得到傳統電腦花5天運算才能得到的結果。
」雖然目前IBM量子電腦的應用大多是科學研究階段,但50量子位元(qubit)的出現,也激起不少人對量子運算的期待與想像。
Google
Google應該可說是目前這塊領域跑得最快的公司了,今年3月Google量子AI實驗室(GoogleQuantumAIlab)公布了具72量子位元(qubit)的處理器「Bristlecone」,將IBM先前推出50位元處理器遠遠拋在身後。
處理器「Bristlecone」之前,Google的量子電腦產品只有9位元(qubit)。
依據「量子霸權」需達50量子位元(qubit)的定義,理論上這款處理器已比量子霸權的定義更大,但錯誤率的穩定仍是一大關鍵,先前Google的9量子位元處理器有錯誤率0.6%的成績,而這次官方並沒有公布Bristlecone的錯誤率,但仍聲明強調若錯誤率下降,將可超越目前的超級電腦,處理龐雜的運算問題,雖然目前沒人能真正達到量子霸權目標,但仍對發展相當樂觀。
▲ Google量子AI實驗室公布具72量子位元的處理器Bristlecone。
(Source:Google)
量子電腦要能真正商業化,必須達到100萬量子位元以上才合格,以現階段72量子位元及錯誤率無法降低的狀況來看,量子電腦還有許多困難等待突破。
Intel
今年CES,Intel執行長布萊恩‧科贊奇(BrianKrzanich)展示了代號為「TangleLake」的49量子位元(qubit)的超導測試晶片。
跟先前推出17量子位元(qubit)的規格相比,已經取得相當大的進展,Intel副總MichaelMayberry談到,商業化是每間公司的最終目標,但至少還要5到7年才能從技術進入商品化階段。
D-Wave
D-Wave系統公司,是一家來自加拿大、創立於1999年的量子電腦公司,2011年推出第一台商用量子電腦,但當時能解決的問題及性能相當受限。
量子電腦擁有強大的運算速度,靠的是量子疊加(superposition)、量子纏結(entanglement)兩大量子特性,但D-Wave推出的電腦並沒有發生量子纏結,於是使用一種叫「量子退火」(quantumannealing)技術,讓每個量子位元和附近的量子位元相互糾纏。
D-Wave是目前唯一正式出貨量子電腦的公司,而Google一開始開發量子電腦時,也是使用D-Wave的量子電腦研究。
Rigetti
成立於2014年的Rigetti,是一家量子電腦新創,目標是「打造世界最強大的電腦」,已獲得超過6,900萬美元融資,專門生產開發量子電腦的軟體。
2016年6月,Rigetti推出8量子位元晶片,以及叫「Forest」的雲端服務,讓開發者可在上面寫代碼,模擬量子電腦運作的情況。
阿里巴巴
從2015年開始,阿里巴巴就開始關注量子運算領域,宣布聯合中科院成立亞洲首個量子計算實驗室。
匈牙利裔美國計算機科學家馬里奧‧塞格德(MarioSzegedy)、密西根大學終身教授施堯耘都是阿里雲量子實驗室(AQL)成員,今年5月,團隊宣布成功研發名為「太章」的量子電路模擬器,這款軟體模擬器將有助加快量子電腦研發。
Reference: http://technews.tw/2018/05/16/quantum-computer-competition/
下個世代運算工具,揭開量子電腦神祕面紗
2016年4月,當時上任不到一年的加拿大總理杜魯多(JustinTrudeau),在一個公開場合以35秒解釋什麼是量子電腦,影片在網路大量轉貼、討論;隔年3月《經濟學人》雜誌就以「量子躍遷」(QuantumLeap)為主題,介紹量子技術的展望,讓量子電腦躍上大眾視野。
微軟執行長薩蒂亞‧納德拉(SatyaNadella),也曾將人工智慧(AI)、混合實境(MR)、量子電腦,並列為重塑未來世界的3種開創性技術,Google、IBM、Intel、微軟,以及許多研究人員近來也都以打造商業使用的量子電腦為目標。
雖然這項顛覆以往思維的運算技術仍在起點,但你我都應該從現在開始認識量子電腦,了解這項科技將在未來扮演關鍵角色。
▲加拿大總理杜魯多(JustinTrudeau)面對記者提問,解釋什麼是量子電腦,贏得現場群眾一陣掌聲。
運算速度更強大,拆解量子電腦背後原理
量子電腦的概念,來自1982年物理學家理察‧費曼(RichardFeynman)將量子體系用於運算的想法,不過在那個年代都僅止理論推導,卻也是翻轉現代電腦科學重要的關鍵點。
簡單來說,量子電腦的運算速度超越現在你我使用的傳統電腦,以更快的速度解決生活各項難題。
一般電腦(包括桌機、筆電、平板、智慧型手機)都採用二進位制的計算單位「位元」(bit),意思是0與1的二分法,一次只會出現0或是1單一狀態,也就是「yes/no」形式;量子電腦則採用「量子位元」(qubit),這種計算方式有「疊加」(superposition)特性,可以同時出現0與1,產生00、01、10、11的疊加狀態,也就是「yes/no/both」形式。
《華爾街日報》曾比喻,如果傳統位元是靜止的硬幣,一次只能出現正面或反面,量子位元就像旋轉中的硬幣,正反兩面都可以同時出現;或者也可以將傳統電腦想像成單一種樂器,量子電腦就像眾多樂器組成的交響樂團,能同時演奏不同段落。
▲ 量子電腦就像眾多樂器組成的交響樂團,能同時演奏不同段落。
(Source:pixabay)
量子電腦之所以稱為「下個世代的運算工具」,是因為可多管齊下、同步測試各種可能找出答案,透過量子電腦,可以幫助人類在短時間內完成一般電腦花上數十年才能解決的問題。
之所以能擁有這麼快的運算速度,靠的是量子疊加(superposition)、量子纏結(entanglement)這兩大量子特性。
量子疊加指的是每單位可以0或1、0與1相互疊加,形成00、01、10、11四種組合;量子纏結則是指量子位元可以分組聚合、同步計算各種可能性,也因為如此,運算能力才能大幅提升。
目前面臨的技術困境?
穩定性不足
量子電腦這項科技已存在,但要能實際商業應用,仍有許多困難需要克服,目前量子電腦的穩定性不夠,容易受熱能、電磁輻射等外在環境干擾,必須將處理器放在絕對零度(零下273攝氏溫度)的環境,才能讓人類與量子電腦一起工作,目前為止因為打造這樣的環境條件需要相當困難的技術,導致量子電腦發展速度受限。
錯誤率有待降低
此外,要達到商業化的目標,處理器要達到50量子位元、雙量子位錯誤率低於0.5%的標準,才能符合「量子霸權」(quantumsupremacy)定義。
Google今年3月推出72量子位元處理器「Bristlecone」,雖然已達標準,但目前錯誤率的穩定仍是一大關鍵。
▲ 為了避免熱能、電磁輻射等外在環境干擾,必須將處理器放在絕對零度(零下273攝氏溫度)的環境。
(Source:Intel)
開發量子軟體
最後,量子電腦要能真正發揮作用,同步開發量子軟體也很關鍵,高度運算複雜度,使開發人員必須具備一定程度的物理、數學、軟體工程知識,但由於初期研發的量子電腦硬體規格不一致,所以軟體大多必須客製。
量子電腦預計10年內就能從實驗室邁向商用,為人類生活帶來天翻地覆的衝擊。
在未來世界,誰能掌握量子電腦技術,就擁有優勢制霸權,也因此各家科技大廠、各國政府無不積極迎戰,就像前微軟首席研發策略長克雷格‧蒙迪(CraigMundie)說的:「這是70年來,我們第一次建構一個完全不同的運算系統,這並非升級或改進,而是完全不同性質的新事物。
」
Reference: http://technews.tw/2018/05/15/secret-of-quantum-computer/
全面取代傳統電腦,人類該害怕量子電腦嗎?
除了人工智慧(AI),具有高速運算優勢的量子電腦(quantumcomputer)也是未來值得關注的明日之星,IBM、Intel、Google、微軟等科技大廠紛紛投入研發資源,爭奪量子霸權。
不過看似方便的新科技,卻也有潛在危險性。
俄羅斯、中國,以及所有電腦科學的強國,很快都會加入國家層級的AI競賽,這很可能會引發第三次世界大戰。
」特斯拉創辦人伊隆.馬斯克(ElonMusk),曾經這麼提醒世人人工智慧(AI)潛在的危險性。
AI無疑是重要的科技趨勢,當全球都在設想AI將對社會帶來的衝擊時,可以快速分析、整合龐大數據,進一步影響AI學習能力的量子電腦(quantumcomputer),雖然離商業化仍有一段距離,卻是你我從現在就該開始關注的焦點。
量子電腦並非科幻小說的情節,跟一般電腦相比,量子電腦擁有極快的運算速度,傳統電腦用簡單的0與1位元(bit)來儲存資訊,而量子電腦可以將0或1、0與1相互疊加,處理更多、更複雜的資訊。
一台量子電腦,可以在短時間內完成一般電腦需要花上數十年才能解決的問題。
IBM
簡單來說,可以把傳統電腦想像成單一種樂器,量子電腦就像是眾多樂器組成的交響樂團,能夠一次同時演奏不同的段落,也就是說一台量子電腦,可以在短時間內完成一般電腦需要花上數十年才能解決的問題,因此被稱為「下個世代運算工具」。
高速運算優勢,卻也可能引發國安危機
量子電腦的高速運算優勢,可以讓大量數據在極短時間運算完成,可以對未來社會、生活帶來許多好處。
例如,量子電腦可以打造精準的氣候模型,幫助人類立即分析所有氣象資料,細部分析氣候影響區域與時間,讓天氣預報更精準;量子電腦還能幫汽車規劃最佳行徑路線、避開塞車路段,商業化應用後將能協助物流業做更加完整的物流運送規劃;就研發而言,藥廠可以讓量子電腦分析各種成分的交互作用、嘗試各種成分組合,除了能讓新藥研發過程加速,更能大幅縮短新藥上市時間以及降低研發成本。
不過,看似方便的新科技,也可能如同打開潘朵拉的盒子一樣危險,工研院產經中心經理林澤民就以虛擬貨幣的公鑰與私鑰舉例, 傳統電腦要解開私鑰約需耗費1,092億年,但在量子電腦的幫助下,100量子位元的量子電腦只需要三個小時就能破解,對資安甚至國安都是一大威脅 。
因此目前美國、日本為了因應量子電腦時代,都開始投入新密碼架構的研發。
但就目前所知,還沒有任何國家政府為量子電腦未來做好準備,例如將電腦升級、使用RSA加密演算法等。
不過各家科技大廠早已投入資源搶先布局。
科技廠投入研發,爭奪「量子霸權」
近幾年IBM、Google、微軟(Microsoft)、Intel等各家科技大廠都紛紛投入量子電腦大戰。
Intel、IBM都在今年的國際消費電子展CES上,展示最新的量子電腦晶片,而微軟更是從12年前開始投入量子運算研究,在去年12月推出一款協助開發者開發量子電腦的軟體的程式語言「Q#」,微軟量子電腦團隊負責人霍姆達爾(ToddHolmdahl)表示,量子電腦預計五年內進入商業市場,若達成此目標將會是科學的一大進展。
當量子電腦發展到50量子位元(qubit)時,運算能力將會超越世界上所有電腦,就稱為「量子霸權(quantumsupremacy)」。
Intel
各家大廠磨刀霍霍投入大量資源做研發,為的就是達到「量子霸權(quantumsupremacy)」的目標。
「量子霸權」是2012年,由加州理工學院物理學家焦恩·普瑞斯基爾(JohnPreskil)所提出的概念,意思是當量子電腦發展到50量子位元(qubit)時,運算能力將會超越世界上所有電腦,具有解決傳統電腦所解決不了問題的能力。
IBM
去年11月,IBM宣布研發出全世界第一台50量子位元(qubit)的量子電腦,在CES2018中正式亮相。
1998年IBM就開發出第一個量子位元,在公開展示50量子位元電腦內部結構時,IBM研究主席JefferyWelse表示,目前所遇到最大的挑戰是溫度,因為量子位元可能因為噪音等干擾導致數據流失,為了將干擾降到最低,必須將處理器放置在比太空還冷上250倍的低溫環境中。
JefferyWelser談到,IBM有信心在來十年內打造出一台具備50到100位元的量子電腦,「只需要幾分鐘的時間,就能得到傳統電腦花費五天運算才能得到的結果。
」雖然目前IBM量子電腦的應用大多仍處於科學研究階段,但50量子位元(qubit)的出現,也激起不少人對於量子運算的期待與想像。
Intel
Intel同樣在CES2018上展示了49量子位元(qubit)的測試晶片,Intel實驗室負責人MichaelMayberry博士談到,將量子電腦商業化是各家公司的最終目標,不過他預估仍需要5到7年的時間才能實現。
Intel展示從7、17到49量子位元(qubit)的晶片。
Intel
因為量子電腦要能夠商業化,必須要達到100萬量子位元以上才合格,以目前49量子位元的成果來看,在工程規模化上還有很長一段路要走。
Google
Google在去年年底訂出時間表,目標在近期將公開展示49量子位元(qubit)的量子電腦產品,讓大家一窺量子電腦解決難題的過程,朝「量子霸權」目標邁進。
雖然各家大廠努力投入研發,但目前所有人都面臨「量子位元」、「溫度」兩大影響商業化的難題。
如同IBM研究主席JefferyWelse所說,量子位元十分脆弱,必須在約零下273度的環境運作,而要打造這樣的環境目前技術上相當困難;而目前49、50量子位元遠遠不及商業化100萬量子位元的標準,因此預估還要5到7年才能夠實現此目標。
Reference: https://www.bnext.com.tw/article/48091/why-we-should-be-afraid-of-quantum-computing
Google的量子電腦比普通電腦快1億倍?專家表示言之尚早
D-Wave系統(D-WaveSystems)號稱是是世界上唯一銷售商用量子電腦的公司,自2007年首次公開示範其「量子運算系統」後,一直爭議不斷。
學術界有不少聲音質疑,D-Wave系統提供的到底是否量子電腦——假如屬實,在解決某些問題上其運算能力將遠超目前的電腦,包括破解一些常用的公匙加密法。
量子電腦專家普遍認為,D-Wave系統應該發表多幾篇學術論文,而非辦新聞發佈會。
但對D-Wave系統的創辦人佐迪·羅斯而言,那一場公開示範卻非常重要,因為吸引了Google的關注。
自那時起,Google已非正式跟D-Wave系統合作,研究其處理器的潛力。
2009年,Google一支研究隊伍寫了一個在D-Wave處理器上運行的演算法,讓電腦探測器透過「看」2萬張照片就能學習辨認車輛。
在Google的研究博客上,圖像識別技術組負責人HartmutNeven表示,雖然仍有很多問題尚未解決,但他們觀察到這個探測器的表現,比起他們以其數據中心的電腦運行傳統演算法「訓練」出來的探測器更好。
2011年,全球最大的國防工業承包商LockheedMartin成為D-Wave系統的首名客戶,雙方簽下多年合約,購入D-WaveOne量子運算系統以及維修服務。
2013年,Google跟美國太空總署(NASA)及大學太空研究協會(USRA)合作,設立實驗室主攻機器學習等問題,購入D-Wave系統第二代量子運算系統D-WaveTwo,今年9月有報導指這個量子運算系統已按合約更新至最新一代的D-Wave2X。
量子電腦超簡介
現時我們使用的傳統(或稱作「古典」)電腦——不論你是用手機、平板、手提電腦抑或桌面電腦、也不論你使用甚麼作業系統——處理資訊的最基本單位是位元,其英文原名”bit”乃”Binarydigit”(二進制數位)的縮寫。
一個位元只能是兩個值的其中一個,在傳統電腦中通常以0及1表示,換言之在電腦中一個位元只能是0或1。
電腦上的一切工作,背後就是把資訊編碼成一連串的0和1,以及對這些0和1作出相應運算。
而量子電腦則利用了量子力學中粒子的奇怪特性去進行運算,在解決某些問題上效率遠超傳統電腦。
量子力學如何奇怪在此按下不表,粗略來說,量子電腦中的基本單位是「量子位元」(qubit,quantumbit之縮寫),不像傳統的位元只能是0或1,而是可以「同時是0及1」。
接下來先打個比喻,傳統的位元就像只能是紅色或藍色的小球,透過按規則編排這些小球,電腦可以完成各式各樣的工作。
而量子位元則像個「同時是紅色及藍色」的小球——慢著,怎可能同時是紅色及藍色?那是因為量子力學涉及微觀的粒子世界,在那兒一切常識皆不適用。
量子位元以粒子表示,而這些粒子處於所謂的「疊加態」(superposition)——這是個量子力學術語——在測量之前我們無法確認其狀態。
用我們的比喻,在查看這個量子位元之前,我們無法得知它究竟是紅色抑或藍色——物理學家告訴我們,直到查看之前它同時是紅色及藍色。
驚人的量子電腦
這個奇怪的特性,使量子電腦的運算能力理論上遠遠超過傳統電腦。
假如傳統電腦要檢查0至1000之間所有數字某些特性,最直接的方法就是逐個來︰先檢查0、再檢查1、再檢查2……最後檢查1000。
換着是量子電腦,如果有10個量子位元的話(以2進制表示1000需要10個位元)只需要同時檢查這10個位元,就能把0到1023(10個位元可以表達到的最大數字)之間所有數字同時檢查。
自數學家PeterShor在1994年設計出Shor演算法,證明量子電腦分解質因數——一項耗時甚長的工作——能夠比傳統電腦快得多後,人們才意識到量子電腦有實際用途,例如破解密碼,並加速研發。
聽起來很吸引,然而目前物理學家製作出來的量子電腦,分解到的最大數字只有56153。
原因在於,量子電腦須依賴量子力學另一奇怪特性——量子纏繞 (quantumentanglement)——才能「操控」量子位元運作。
而要確保要量子電腦順利運行,就得盡量避免外界干擾,以免影響量子纏繞,但暫時物理學家仍未能操控太多量子位元。
量子運算的另一條路?
2003年,羅斯認為這種量子電腦的標準模型「是個很差的主意」,因此轉向「絕熱量子運算」(Adiabaticquantumcomputation),一種適合用來解決最優化問題——在特定條件限制下找出最佳結果的問題——的技巧。
目前的D-Wave量子運算系統,就是專門設計用來運行量子退火算法(quantumannealing,又是一種解決最優化問題的技巧),跟上面提到的量子電腦有根本分別,例如無法運行Shor演算法。
起初不少人懷疑D-Wave運算系統是否真正用上了量子效應,質疑該公司為何不提供證據,其運作原理亦成謎。
PhotoCredit: D-WaveSystems,Inc.,CCBY3.0
2011年,D-Wave系統在科學期刊《自然》刊登了一篇論文,說明D-Wave的晶片擁有某些量子特性,使一直懷疑D-Wave的麻省理工學院教授、電腦專家ScottAaronson宣佈,從「首席D-Wave懷疑者」的位置上退下來。
而在2013及2014年均有證據顯示,D-Wave運算系統在運作時確實出現一些量子效應。
然而Aaronson仍懷疑D-Wave的運算能力會否遠超於傳統電腦,這並非毫無根據。
早前一些研究發現,D-Wave運算系統未有顯示出所謂「量子加速」——如量子電腦般速度遠超傳統電腦——的情況,甚至不比一部普通手提電腦快。
比普通電腦快1億倍?
Google的研究團隊日前就發表了一篇論文,比較了他們最新的D-Wave2X量子運算系統以及一部單核心電腦,在若干涉及量子退火算法的問題上表現如何。
研究人員以D-Wave2X運行量子退火算法,跟傳統電腦運行模擬退火(simulatedannealing,SA)及量子蒙地卡羅(quantumMonteCarlo,QMC)算法比較,處理的問題涉及1000個變量。
結果發現,D-Wave在運行速度上比普通電腦運行模擬退火法及量子蒙地卡羅法最高分別快上1億及1000萬倍。
但研究人員也提到,對於測試所用的特定問題,有其他更好的演算法能在普通電腦上表現超越D-Wave2X。
他們之所以用上模擬退火,是因為這演算法在最優化問題中常用,而且可以跟量子退火作類比。
Aaronson以及3名物理學家均表示,結果不能簡單理解成「量子電腦比普通電腦快1億倍」。
除了因為傳統電腦可以使用更佳的演算法外,也因為D-Wave2X使用量子退火的表現,未有顯示出所謂的「量子加速」。
不僅要快
理論上,問題所需要處理的變數越多,量子電腦的優勢便越明顯。
這是因為每處理多一個量子位元,量子電腦處理的資訊量便翻倍︰10個量子位元可以同時處理過千個數字;20個量子位元就能同時處理過百萬個數字了。
但對傳統電腦而言,所需的運算時間會或會以指數上升。
因此量子電腦最令人期待的地方在於,能夠以極高速度處理一些傳統電腦可能要花上千年計算的問題。
而Google的圖表顯示,隨著問題所涉及的位元增加,D-Wave2X的運算時間增長模式跟量子蒙地卡羅法類似︰雖然D-Wave2X要比量子蒙地卡羅法快1000萬倍,但兩者運算時間增長率類似。
Google的文章也表示,根據目前的結果仍不能聲稱「量子加速」存在。
然而他們對D-Wave的未來感到樂觀,認為隨著下一代的量子退火器發展,在問題難度增加後現有的最佳算法將不再有效率。
簡言之,量子電腦仍然在起步階段,而D-Wave的量子運算系統則未能展示出其運算能力高於普通電腦——遑論超級電腦,也未有顯示任何「量子加速」的跡象。
要說Google證明了他們的量子電腦比傳統電腦快1億倍,更是言之過早。
WhencanQuantumAnnealingwin?(GoogleResearchBlog)
GoogleClaimsItsD-WaveQuantumComputerIstheRealDeal—SortOf(Motherboard)
WhyGoogle’snewquantumcomputercouldlaunchanartificialintelligencearmsrace(TheWashingtonPost)
Google’squantumcomputeris100milliontimesfasterthanyourPC(WiredUK)
D-Wave’sQuantumComputerCourtsControversy(ScientificAmerican)
Google’sQuantumComputerProvenToBeRealThing(Almost)(Wired)
D-Wave:Truthfinallystartstoemerge(ScottAaronson)
編結量子計算(科學人雜誌)
GoogleandNASASnapUpQuantumComputerD-WaveTwo(ScientificAmerican)
Google,NASAOpenNewLabtoKickTiresonQuantumComputer(Wired)
Firstsaleforquantumcomputing(Nature)
Reference: https://www.thenewslens.com/article/32490
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