当前 ， 研究人员会用两种主要策略来挑战量子优势的说法 。 在一项技术中 ， 他们使用一台超级计算机来模拟量子计算机本身 ， 以比较每台计算机完成所需任务的速度 。 在“Xanadu公司”的例子中 ， 超级计算机模拟光束、棱镜网络和光子计数探测器来产生数字 。 速度越快的计算机获胜 。 在另一种被称为“欺骗”的技术中 ， 研究人员在不模拟量子计算机的情况下 ， 通过任何可能的方式生成数字 。 当传统计算机生成的数字比竞争对手的数字更接近于期望的概率分布时 ， 它就获胜了 。
每次量子计算团队拿到奖杯时 ， 他们的竞争对手都会试图把它拉回来 。 由于这种动态 ， 量子优势的宣布变得不像是胜利的宣言 ， 而是公开批评的邀请 。 事实上 ， Xanadu 的团队试图通过让他们自己的研究人员在发表论文之前挑战他们的主张来预测批评 。 这一说法经得起他们内部的欺骗 ， 但他们在论文中承认 ， 量子计算机的领先地位可能不会持续下去 。Xanadu 研究人员写道：“我们是否可以开发出更好的 …… 欺骗算法 ， 这将作为一个悬而未决的问题留给社区 。 ”
这种相互竞争推动了研究人员制造更好的量子计算机 。 来自Xanadu的物理学家乔纳森·拉沃伊（Jonathan Lavoie）说：“我认为这种竞争是非常健康的 。 但这些实验歪曲了量子计算机的预期目的 。 人们过于强调古典和量子之间的竞争 。 ”
量子计算机并不是要取代超级计算机 。 相反 ， 专家们希望他们解决传统计算机无法完成的特定任务 。 例如 ， 一个近期目标是让量子计算机模拟复杂分子以进行药物发现或电池设计 ， 这些都是超级计算机准确执行的资源密集型任务 。 研究人员可能会使用包含量子计算芯片的未来超级计算机来执行这些模拟 。 量子芯片将处理模拟的特定部分 ， 而超级计算机则负责其余部分 。
其实 ， 就算是一个单一的量子优势声明 ， 也能证明该领域的增量进步 。 为初创公司QC Ware开发量子计算算法的研究员艾丽西亚·韦尔登（Alicia Welden）说 ， 每一项声明都表明“人们在扩大硬件规模方面取得了进展” 。 即使 Xanadu 的说法站不住脚 ， 他们也证明了设计量子机器的潜力 ， 这些机器将信息编码为光子 ， 而不是像谷歌的量子计算机那样在超导体中编码 。 该实验是构建所谓的“容错”量子计算机的一小步 ， 这意味着它对错误具有鲁棒性 ， 并且可以运行任意长的算法 。 相比之下 ， 现有的机器无法长时间保存信息 ， 也无法纠正错误 。
因此 ， 如果量子优势的主张可以迅速超越 ， 而任务本身没有实际应用 ， 那么也许是时候采用更多信息的方式来评估进展了 。 物理学家已经开始根据环境足迹来判断量子计算机 。2020 年 ， 一个团队展示了一台超级计算机在执行特定任务时使用的能量是量子计算机的 50000 倍 。 另一个指标可能是这些任务在多大程度上接近实用性 。 上个月 ， 加州理工学院和谷歌的研究人员领导的一项合作声称 ， 在执行机器学习任务方面具有量子优势 ， 他们在这项任务中研究了一种材料的简化模型 。
这些复杂的讨论凸显了制造有用的量子计算机的漫长道路 。 政府和私人投资者已经向该领域承诺了数十亿美元 ， 以应对其挑战 ， 其中主要是让硬件正常工作 。 与将信息存储为 1 和 0 的经典计算机不同 ， 量子计算机将信息存储在 1 和 0 的叠加中 。 这种“量子”信息极其脆弱 。 读取信息会改变它 ， 因此量子计算机必须非常精确和有意识地避免意外破坏它 。 Xanadu 团队的物理学家尼古拉斯·奎萨达说 ， “这很难 ， 但这就是它的美丽之处 。 ”
事实上 ， 一些研究人员并不认为容错的量子计算机是最终目标 。 例如 ， 一些物理学家热衷于量子计算研究 ， 因为他们认为这项工作可能催生或支持其他新技术 ， 如改进的测量工具和传感器 。 他们表示：“这项技术的发展可能会催生其他我们现在可能无法预见的应用 。 ”
在未来如此遥远的情况下 ， 真的很难设计出一个好的衡量标准来判断量子计算 。
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