为了了解量子计算领域的实际发展情况,最近,IEEE Spectrum 采访了加州大学圣巴巴拉分校的物理学教授 John Martinis ,他也曾是谷歌“悬铃木”量子处理器的首席架构师。
IEEE Spectrum:自从你们公布悬铃木的研究结果以来,已经有两年了。在过去的几周里,我们看到了 IBM 公司发布的 127 量子比特芯片和 QuEra 公司发布的 256 量子比特中性原子量子计算机。你认为实际取得了什么样的进展?
John Martinis:很明显,每个人都在努力建造一台量子计算机。很高兴人们都在研究这些系统。这才是真正的进步。但如果你回到量子霸权实验的一个要点——以及我已经谈论了几年的事情——其中的关键要求之一是门错误。我认为此时的门错误比量子比特的数量更重要。能证明你能制造出很多量子比特当然是很好,但是如果你不能制造出足够好的量子比特,就不太清楚这种进步是什么。从长远来看,如果你想做一个复杂的量子计算,比如说纠错,你需要低于 1% 的门错误。因此,人们正在建造更大的系统是很好的,但更重要的是要看到量子比特工作情况的数据。在这方面,我对中国的团队印象深刻,他们复制了量子霸权的结果,在那里他们展示了他们可以在低错误下很好地操作他们的系统。
John Martinis:衡量标准是需要的,但仔细选择它们很重要。量子体积是一个很好的衡量标准。但是,真的有可能期望像量子计算机系统这样复杂的新事物以一个标准为特征吗?你甚至不能只用一个标准来描述你的电脑、你的手机。在这种情况下,如果有任何衡量标准,那就是手机的价格。
IEEE Spectrum:是的,没错。
John Martinis:我认为在这个时候考虑一套衡量标准是更现实的,这是未来几年需要解决的问题。在这一点上,构建量子计算机是一个系统工程问题,在这个问题上,你必须让一堆组件同时工作良好。量子体积很好,因为它将几个指标组合在一起,但不清楚它们是否以最佳方式组合在一起。当然,如果你有一个单一的指标,你倾向于优化到那个指标,这不一定解决最重要的系统问题。我们做量子霸权实验的原因之一是,你必须同时让所有的东西都运转良好,否则实验就会失败。
John Martinis:是的。你正在进行一个定义明确的实验,然后直接将其与经典计算进行比较。玻色采样是第一个提议,然后谷歌理论小组想出了一种方法,用量子比特做一个类似的实验。对于玻色采样,中国科大的一个实验中有一个有趣的争论说,这个实验的构造方式可以经典地计算结果,而中国科大认为存在难以计算的高阶相关性。通过这次辩论,科学家们对这些指标有了更多的了解,这太好了。还有一件很好的事情,就是各个小组一直在致力于发展谷歌量子霸权实验的经典计算模拟。我仍然感兴趣的是,IBM 是否真的会在超级计算机上运行他们的算法,看看这是否是一个实用的解决方案。但量子霸权实验最重要的结果是,我们证明了在运行复杂的量子计算时,没有额外的错误,无论是理论的还是实际的。因此,随着我们继续制造更强大的机器,这对该领域来说是个好消息。
John Martinis:从谷歌开始,我已经考虑布线大约五年了。我不能谈论它,但我认为这里有一个很好的解决方案。我认为只要付出专注的努力,就可以实现。
IEEE Spectrum:有什么我们没有讨论过的东西,你认为对人们了解量子计算的状态是很重要的?
John Martinis:我认为现在是一个非常令人兴奋的时期,有这么多有才华的工程师和科学家在这个领域。在接下来的几年里,我认为人们将更加关注构建量子计算机的系统工程方面。由于系统工程的一个重要部分是测试,因此必须开发更好的度量标准。量子霸权的实验很有趣,因为它表明可以建造一台功能强大的量子计算机,下一步将是展示一台功能强大且有用的计算机。然后这个领域就会真正起飞了。
IEEE Spectrum:某种标准化。
John Martinis:是的,这将是重要的下一步。我认为标准化将有助于商界和投资者,因为他们将能够更好地了解当前正在发生的进展。
IEEE Spectrum:不完全是对一个消费者金融的保护,而是对投资者的某种商业保护。
John Martinis:有了这样的新技术,很难理解进步是如何取得的。我认为我们都可以更好地去交流这项技术是如何进步的。我希望这次问答能在这方面有所帮助。