新華社倫敦10月24日電　新聞分析｜谷歌宣布的“可驗證量子優(yōu)勢”能很快實現(xiàn)應(yīng)用嗎

新華社記者郭爽

想象一下，你正在海底尋找一艘失蹤的船只。聲吶會給你顯示一個模糊輪廓，表明那里有一艘沉船。如果有新技術(shù)不僅能找到沉船，還能讀出船體上的銘牌，該是多大的進(jìn)步？

“這就是我們實現(xiàn)的最新重大算法突破。”美國谷歌量子人工智能實驗室研究團(tuán)隊22日在英國《自然》雜志上發(fā)表論文宣布，通過運行突破性的“量子回聲”算法取得了首個“可驗證的量子優(yōu)勢”，這標(biāo)志著“（量子計算）朝著首個實際應(yīng)用邁出了重要一步”，并認(rèn)為這一突破為量子計算機在未來5年內(nèi)實際應(yīng)用鋪平了道路。

這項突破性成果“可用于了解從分子到磁體再到黑洞等自然界系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”，引發(fā)了廣泛關(guān)注。但一些研究人員對谷歌公司再次宣稱的量子優(yōu)勢，以及未來數(shù)年內(nèi)即可實際應(yīng)用的前景持審慎態(tài)度。

并非首次宣稱量子優(yōu)勢

量子優(yōu)勢又稱“量子優(yōu)越性”，通常指量子計算不僅在理論上具備更快的運算速度，而且在解決具有經(jīng)濟或科學(xué)價值的實際問題中展現(xiàn)出超越傳統(tǒng)計算機的性能。

這并非谷歌首次宣稱實現(xiàn)量子優(yōu)勢。2019年10月，谷歌團(tuán)隊在《自然》雜志上宣布，他們研制出一個包含53個有效量子比特的處理器“西克莫”，它在測試中僅用約200秒就完成當(dāng)時全球最好的超級計算機需要約1萬年才能完成的計算任務(wù)。

2024年12月，谷歌宣布研發(fā)出運算能力超強、適用量子計算機的“威洛”芯片，宣稱這種芯片只用5分鐘即可完成現(xiàn)有運行速度最快計算機要10堯（10的25次方）年才能完成的任務(wù)。此外，“威洛”芯片還有突出的糾錯能力，為研制“實用的大規(guī)模量子計算機”鋪平了道路。

但量子計算領(lǐng)域?qū)Υ巳源嬉蓡枺撼四芙鉀Q數(shù)學(xué)難題之外，量子計算機是只能在實驗室內(nèi)演示，還是真的具備產(chǎn)生“殺手級應(yīng)用”的潛力？

谷歌研究團(tuán)隊說，新突破的核心價值首先在于運行速度更快：“量子回聲”算法在“威洛”芯片上的運行速度比世界上最快的超級計算機之一——美國“前沿”計算機上運行的最佳經(jīng)典算法快約1.3萬倍。其次，這種算法具有可驗證性，意味著可在同等水平的量子計算機上得到相同答案，從而確認(rèn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，這為可擴展驗證打下基礎(chǔ)，使量子計算更接近實用化。

有望加速應(yīng)用落地？

谷歌研究團(tuán)隊與美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校合作演示的一個應(yīng)用場景是拓展核磁共振技術(shù)的潛力，以獲得更多關(guān)于分子結(jié)構(gòu)的信息，相關(guān)原理驗證的實驗過程已發(fā)布在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上。研究團(tuán)隊表示，正如望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡讓人們看到此前未知的世界，這項實驗展示了“量子鏡”的潛力，能幫助研究人員觀測從前無法看到的自然現(xiàn)象。

研究團(tuán)隊說，量子計算增強的核磁共振技術(shù)未來有望在藥物研發(fā)中發(fā)揮作用，用于研究藥物與靶點的結(jié)合機制；也可在材料科學(xué)領(lǐng)域用于分析新型材料（如聚合物、電池組件或量子芯片材料）的分子結(jié)構(gòu)等。

“5年內(nèi)，我們就能看到只有量子計算機才可能實現(xiàn)的實際應(yīng)用?！惫雀枇孔尤斯ぶ悄軐嶒炇邑?fù)責(zé)人哈特穆特·內(nèi)文在發(fā)布會上樂觀預(yù)測。

不過，一些研究人員對谷歌宣布的“突破性進(jìn)展”持審慎態(tài)度，認(rèn)為這么快就承諾實際應(yīng)用還為時過早。美國紐約大學(xué)量子物理學(xué)家德萊斯·澤爾斯說，舉證的任務(wù)還很重，盡管這篇論文“認(rèn)真”測試了多種經(jīng)典算法，但還不能證明不存在更高效的經(jīng)典算法?！拔覀€人認(rèn)為，這不足以做出如此大膽的宣言?！?/p>

美國達(dá)特茅斯學(xué)院量子物理學(xué)家詹姆斯·惠特菲爾德也表示，這項技術(shù)進(jìn)步令人印象深刻，但認(rèn)為它能立刻解決一些具有經(jīng)濟可行性的問題“有點牽強”。

科技的進(jìn)步從來都是漫長的歷程。自諾貝爾物理學(xué)獎獲得者理查德·費曼1981年首次提出量子計算機構(gòu)想以來，各國科學(xué)家在量子計算領(lǐng)域不斷取得重大突破，但研發(fā)出具有實用性的通用量子計算機，恐怕仍有不短的路要走。