北京時(shí)間10月23日晚間消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，谷歌CEO桑德爾·皮查伊(Sundar Pichai)今日公司網(wǎng)站上發(fā)表題為“我們的量子計(jì)算里程碑意味著什么”的文章，對(duì)谷歌在量子計(jì)算領(lǐng)域取得的重大突破進(jìn)行了回顧，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

皮查伊在文章中稱，谷歌取得這一突破前后共花費(fèi)了13年的時(shí)間。當(dāng)初之所以押注量子計(jì)算，是因?yàn)楣雀柘嘈?，量子?jì)算可以加速解決一些世界上最緊迫的問題，從氣候變化到疾病。

如今，有了這一突破，人們距離應(yīng)用量子計(jì)算更近了一步。例如，設(shè)計(jì)更高效的電池，使用更少的能源制造肥料，并找出哪些分子可以制造有效的藥物等等。

皮查伊還將谷歌取得的量子計(jì)算突破比作第一枚火箭成功脫離地球引力到達(dá)太空邊緣。當(dāng)時(shí)，一些人問道：為什么要進(jìn)入太空，我們能得到任何有用的東西嗎?但這對(duì)科學(xué)來說是一個(gè)重大的創(chuàng)舉，因?yàn)樗试S人類設(shè)想一個(gè)完全不同的旅行，到月球，到火星，到超越我們自己的星系。它向我們展示了什么是可能的，并將看似不可能的事情推上日程。

以下為皮查伊文章全文：

今天，《自然》雜志刊登了創(chuàng)刊150周年的紀(jì)念文章，闡述了谷歌研究團(tuán)隊(duì)在量子計(jì)算領(lǐng)域取得的重大突破，即“量子優(yōu)越性”(quantum supremacy)。這是一個(gè)專業(yè)術(shù)語，意思是我們已經(jīng)開始使用量子計(jì)算機(jī)來解決問題，這些問題要使用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來解決，所需要的時(shí)間是不可想象的。顯然，這一刻代表著我們努力利用量子力學(xué)原理解決計(jì)算問題取得一個(gè)重大里程碑。

在對(duì)未來感到興奮的同時(shí)，我們也為取得這一成就所經(jīng)歷的旅程感到卑微。我們銘記著偉大的“諾貝爾獎(jiǎng)”獲得者理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)留給我們的智慧：“如果認(rèn)為你已經(jīng)了解了量子力學(xué)，那么你就不了解量子力學(xué)。”

在許多方面，建造一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的努力，是關(guān)于我們對(duì)周圍世界還不了解的所有事情的一堂大課。雖然宇宙從根本上是在量子水平上運(yùn)行的，但人類并不是以這樣方式在體驗(yàn)。事實(shí)上，量子力學(xué)的許多原理直接與我們對(duì)自然的表面觀察相矛盾。但是，量子力學(xué)的本性具有極大的計(jì)算潛力。

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的一個(gè)比特(bit)可以將信息存儲(chǔ)為0或1，而一個(gè)量子比特(qubit)可以同時(shí)為0和1，這是一種被稱為“疊置”(superposition)的屬性。所以如果你有兩個(gè)量子比特，就會(huì)有四種可能的狀態(tài)，你可以把它們疊加在一起。顯然，這種計(jì)算狀態(tài)會(huì)呈“指數(shù)級(jí)”增長(zhǎng)。對(duì)于333個(gè)量子比特，會(huì)有2^333，或1.7×10^100個(gè)計(jì)算狀態(tài)。你可以把它疊加在一起，允許量子計(jì)算機(jī)同時(shí)探索一個(gè)問題可能擁有的許多解決方案。

在我們擴(kuò)大計(jì)算可能性時(shí)，我們開啟了新的計(jì)算。為了證明其優(yōu)越性，我們的量子計(jì)算機(jī)在短短200秒內(nèi)成功地完成了一道測(cè)試計(jì)算。而對(duì)于傳統(tǒng)的最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，需要數(shù)千年才能完成。我們之所以能夠達(dá)到如此快的速度，就是因?yàn)槲覀儗?duì)量子比特的控制質(zhì)量。雖然量子計(jì)算機(jī)很容易出錯(cuò)，但我們的實(shí)驗(yàn)表明， 它在大規(guī)模計(jì)算時(shí)較少犯錯(cuò)的能力足以超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

對(duì)于我們這些從事科學(xué)技術(shù)工作的人來說，這是我們一直在等待的“你好，世界”(hello world)時(shí)刻，也是迄今為止量子計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)所取得的最有意義的里程碑。但是，從今天的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)到明天的實(shí)際應(yīng)用，我們還有很長(zhǎng)的路要走;我們需要很多年才能實(shí)現(xiàn)更廣泛的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

對(duì)于今天的這則新聞(量子計(jì)算機(jī)所取得的突破)，我們可以想象當(dāng)初建造第一枚火箭成功脫離地球引力到達(dá)太空邊緣。當(dāng)時(shí)，一些人問道：為什么要進(jìn)入太空，我們能得到任何有用的東西嗎?但這對(duì)科學(xué)來說是一個(gè)重大的創(chuàng)舉，因?yàn)樗试S人類設(shè)想一個(gè)完全不同的旅行，到月球，到火星，到超越我們自己的星系。它向我們展示了什么是可能的，并將看似不可能的事情推上日程。

這就是這個(gè)里程碑對(duì)量子計(jì)算世界的意義：一個(gè)可能的時(shí)刻。

對(duì)于谷歌來說，我們?nèi)〉眠@一突破花費(fèi)了13年的時(shí)間。2006年，谷歌科學(xué)家哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)開始探索量子計(jì)算如何幫助我們加快機(jī)器學(xué)習(xí)。這項(xiàng)工作促成了我們的Google AI量子團(tuán)隊(duì)的成立，2014年，加州大學(xué)圣巴巴拉分校的約翰·馬丁尼斯(John Martinis)和他的團(tuán)隊(duì)加入到我們建造量子計(jì)算機(jī)的努力中。兩年后，塞爾吉奧·博伊索(Sergio Boixo)發(fā)表了一篇論文，重點(diǎn)闡述了我們?cè)诿鞔_定義的量子優(yōu)越性計(jì)算任務(wù)上的努力。如今，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立了世界上第一個(gè)量子系統(tǒng)，超過了傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)在這種特定計(jì)算中的能力。

我們之所以做出這些早期的押注，是因?yàn)槲覀兿嘈?，現(xiàn)在也依然相信，量子計(jì)算可以加速解決一些世界上最緊迫的問題，從氣候變化到疾病。鑒于自然界的量子力學(xué)行為，量子計(jì)算為我們?cè)诜肿铀缴侠斫夂湍M自然界提供了最好的機(jī)會(huì)。有了這一突破，我們現(xiàn)在離應(yīng)用量子計(jì)算更近了一步。例如，設(shè)計(jì)更高效的電池，使用更少的能源制造肥料，并找出哪些分子可以制造有效的藥物。

當(dāng)然，這些應(yīng)用還需要很多年的時(shí)間來探索。但我們承諾，將建造這樣的量子計(jì)算機(jī)，為這些發(fā)現(xiàn)提供動(dòng)力。我們一直很清楚，這將是一場(chǎng)“馬拉松”行動(dòng)，而不是短暫的沖刺。要構(gòu)建一些還沒有被證明的東西，本來就沒有劇本。如果團(tuán)隊(duì)需要一個(gè)部件，他們必須要自己發(fā)明并構(gòu)建它。如果它不起作用(經(jīng)常會(huì)不起作用)，他們不得不重新設(shè)計(jì)和重新建造它。

一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在2018年10月，當(dāng)時(shí)南加州野火肆虐。我收到一條消息，出于足夠的謹(jǐn)慎，他們需要關(guān)閉圣巴巴拉(Santa Barbara)實(shí)驗(yàn)室?guī)滋?。我不知道的是，?dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)正經(jīng)歷一個(gè)進(jìn)展緩慢的時(shí)期。但幾天的強(qiáng)制休假幫助團(tuán)隊(duì)重新設(shè)置并以不同的方式思考問題，幾個(gè)月后，他們?nèi)〉昧诉@一突破。

與任何先進(jìn)技術(shù)一樣，量子計(jì)算也有自己的問題。在思考這些問題時(shí)，我們遵循了一系列人工智能原則，這些原則是我們開發(fā)的，以幫助指導(dǎo)負(fù)責(zé)任的先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。例如，多年來，安全社區(qū)在谷歌的支持下，一直致力于“后量子密碼學(xué)”(post-quantum cryptography)。我們樂觀地認(rèn)為，在未來的加密問題上，我們走在了前面。

我們將繼續(xù)公布研究成果，并使用我們的開源框架Cirq幫助更廣泛的社區(qū)開發(fā)量子加密算法。我們感謝美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)對(duì)我們研究人員的支持，以及與美國(guó)國(guó)家航空航天局Ames研究中心和橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)的密切合作。與互聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器學(xué)習(xí)一樣，政府對(duì)基礎(chǔ)研究的支持對(duì)于長(zhǎng)期的科技成就仍至關(guān)重要。

量子計(jì)算對(duì)谷歌和世界未來的影響巨大，我對(duì)此感到興奮。這種樂觀情緒部分來自技術(shù)本身的屬性，這可以追溯到20世紀(jì)50年代的“巨型”計(jì)算機(jī)，到今天我們利用人工智能來服務(wù)人們的日常生活。

量子計(jì)算將是對(duì)我們?cè)趥鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)上所做的工作的極大補(bǔ)充。在許多方面，量子將給計(jì)算帶來完整的循環(huán)，賦予我們另一種方式使用通用語言，了解世界和人類，而不僅僅在1和0中，而是在所有狀態(tài)中：美麗，復(fù)雜，并且具有無限的可能性。(李明)