Google 旨在建立 50 量子比特的量子计算机来证明量子优越性

在一篇发布于 Nature 的文章中，Google 发表了一份关于量子优越性（ quantum supremacy ）的声明，公开了 Google 对于证明量子计算机拥有超越传统计算机任务执行能力的计划。计划的关键点是建立 50 量子比特的量子计算器（50-qubit processors）来解决量子采样问题。

Google 是通过量子纠缠（ quantum entanglement ）模拟硬币抛掷问题来阐述量子优越性的。量子纠缠是量子系统的一个特性，指的是不同粒子的量子态之间并不是相互独立的。传统的计算机很难解决这个问题。假设有 50 个硬币，传统计算机每次只能储存正反两面中的一种状态，光是同时记录 50 个硬币的抛掷情况，就需要数千兆位元组的数据储存才能做到。但是，量子比特（qubits）可以同时表示粒子的两种状态，比如存在或是不存在两个状态，使用单个量子位（a single qubit）就可以同时代表硬币抛掷正反两个状态，完整记录 50 个硬币系统的状态就成为了可能。

据《新科学人》（ News Scientist）报道，Google 已经成功地模拟 9 量子比特（9-qubit quantum）量子计算机实现了量子采样，目前正在积极打造一个 50 量子比特的量子计算机。 主要挑战在于，随着量子比特数目的增加，如何能够保持低误码率（error rate），这是也量子可扩展性的主要问题。 谷歌的工程师Alan Ho 解释说，谷歌目前正在建立一个量子系统，预计能够在年底前达到至少99.7％的双量子保真度（two-qubit fidelity）。

Google 不是在量子计算领域中唯一一个正在试图用新途径构建可扩展（scalable）量子计算机的机构。 虽然构建可扩展量子处理器本身就是一个重要的进步，但是这一研究最终可能无法证明量子优越性。 因为证明量子优越性还需要证明传统计算机不能执行相同的计算。 但这似乎比想象的难，因为现在许多量子系统可以使用当前的传统计算机进行模拟计算，并不需要使用完整意义上的量子计算机。

原文链接： Google Aims to Demonstrate Quantum Supremacy with a 50-Qubit Processor

感谢薛命灯对本文的审校。

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