『截然不同』硅谷封面｜谁能先造出世界最好量子计算机？IBM与谷歌展开量子大战( 二 )
你可以认为这只是一场学术争论，从某种意义上说也确实如此。即使IBM的怀疑是对的，Sycamore的计算速度仍然比Summit快1000倍。也许仅仅几个月后，谷歌就会造出体型稍大的量子计算机，向怀疑者证明自己。然而，IBM更深层的反对意见并不是谷歌的实验没有宣称的那么成功，而是它首先就是个毫无意义的测试。
与大多数量子计算领域不同，IBM并不认为“量子霸权”是该技术领域的莱特兄弟时刻。事实上，IBM甚至不相信会有这样的时刻。相反，IBM追求的是一种完全不同的成功衡量标准，即所谓的“量子优势”。
这不仅仅是措辞上的不同，甚至也不是科学上的分歧，而是在哲学立场上的对立，它植根于IBM的历史、文化和雄心壮志中。也许还有这样一个事实，即八年来，IBM的收入和利润始终在下降，而谷歌及其母公司Alphabet的营收数字却在增长。在这样的背景下，以及各自设定的不同目标，可能会影响双方在量子计算竞赛中究竟哪一方会胜出。
规模宏大的实验
量子计算机的基本构件就是量子比特。在传统计算机中，一个普通比特只能存储0或1，而量子比特不仅可以存储0或1，还可以存储介于两者之间、被称为“叠加”的状态，这可以假设许多不同的值。这里我们可以类比下，如果信息是彩色的，那么普通比特可以是黑色的，也可以是白色的。而当量子比特处于叠加状态时，它可以是光谱上的任何颜色，也可以是亮度不同的颜色。
结果是，与普通比特相比，一个量子比特可以存储和处理大量的信息，而且当你把量子比特连接在一起时，容量会成倍增长。在谷歌Sycamore芯片上以53个量子比特来存储所有的信息，将需要大约72PB的传统计算机内存。不需要太多的量子比特，其计算和存储能力就可以与星球大小的传统计算机相媲美。
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当然，量子比特并非没有缺点。由于量子比特脆弱且易受干扰，因此必须与热量、振动和杂散的原子完全隔离，因此才有了谷歌量子实验室里的“枝形吊灯”冰箱。即便如此，它们最多也只能工作几百微秒，然后就会“退化”，失去叠加状态。
量子计算机并不总是比传统计算机快。它们只是有所不同的机器，有的更快，有的更慢，并且需要不同种类的软件。为了比较它们的性能，你必须编写一个近似模拟量子计算机的经典程序。
在实验中，谷歌选择了一个叫做“随机量子电路采样”的基准测试。它产生了数百万个随机数字，但带有轻微的统计偏差，而这正是量子算法的特点。如果Sycamore是个袖珍计算器，它就相当于随机按下按钮，然后检查显示器是否显示了预期的结果。
谷歌在它自己的大型服务器场和世界上最大的超级计算机Summit上模拟了部分过程。研究人员估计，完成整项耗时200秒的计算工作，将花费Summit大约1万年的时间。瞧，这就是“量子霸权”。
那么IBM反对的是什么呢基本上，让传统计算机模拟量子计算机有不同的方法，你编写的软件，你分割和存储数据的方式，以及你使用的硬件都会对模拟运行的速度产生很大影响。IBM表示，谷歌假定模拟需要被分割成许多块，但拥有280PB存储空间的Summit足以同时保存完整的Sycamore状态。IBM建造了Summit，所以它对此非常了解。
在最基本的层面上，传统计算机中的软件是一系列逻辑门，如NOT、OR和NAND，它们改变比特的内容。同样，量子软件由作用于量子比特的一系列逻辑门组成，但它有一组更大、更奇特的门，它们的名字分别是SWAP、Pauli-X和Hadamard。到目前为止，还没有像C++或Java这样的高级语言的量子编程语言，但谷歌和IBM都创建了图形界面，这让使用GATES进行编程变得容易。
量子比特存储信息的方式就像筛子存储水一样，即使是最稳定的量子态也会在几百微秒内“退化”，或者从脆弱的量子态跌落。甚至在那之前，错误就开始堆积。这意味着一台量子计算机只能做固定量的计算，然后就会慢慢停下来。谷歌的更大芯片在30到40微秒后“退化”，足够它们运行40个量子逻辑门序列。IBM的芯片可达500微秒，但它们处理逻辑门的速度也更慢。
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