IBM炮轰谷歌量子计算：“量子霸权”是误导！

　　智东西10月23日消息，还记得一个月前谷歌声称第一个实现“量子霸权（Quantum Supremacy）”吗？它被誉为量子计算发展的重大进展，用3分20秒就能完成全球第一超算花费10000年才能完成的计算。（谷歌登顶量子霸权？3分20秒完成计算，世界第一超算要花1万年）

　　最近，量子计算机的另一个核心玩家IBM看不过去了，直接公开批评谷歌的说法有误导性，计算方式有bug，现代超算根本不需要花费那么长的时间。

　　“我们已有足够的证据表明’量子霸权’一词被广泛误读且造成越来越多的困惑，我们建议大家不要再使用这个词，且希望社区尽早放弃继续使用这个词。”IBM博客中写道。

　　IBM研究人员称，量子计算机并不是传统计算机的“霸权”，因为实验室所做的实验旨在实施一种非常具体的量子采样程序，而没有实际应用。

　　其博客指出，谷歌在估算经典超算需要10000年来计算的估算上出了问题，而IBM的方法可以让超算在2.5天内以更高的保真度完成相同计算任务。这还是”保守的、最坏情况的估计“，其他研究能进一步减少时间。

　　而谷歌10000年的估算，是基于一个错误的假设，即在经典计算机中运行问题的量子模拟所需要的RAM会非常高。谷歌用时间来弥补空间的不足，才估计出10000年的时间。

　　五位IBM研究人员还发表了一篇论文《Leveraging Secondary Storage to Simulate Deep 54-qubit Sycamore Circuits》来支持其看法。

　　对此，谷歌暂未发表评论。

　　IBM论文地址：
chromeextension://cbnaodkpfinfiipjblikofhlhlcickei/src/pdfviewer/web/viewer.html?file=https://arxiv.org/pdf/1910.09534.pdf

　　下面是IBM研究博客全文：

　　量子计算机已开始接近经典模拟的极限，重要的是，我们继续对进展进行基准测试，并探究它们的模拟难度。这是一个有趣的科学问题。

　　量子计算的最新进展产生了两个53量子比特的处理器：一个是来自我们IBM集团的处理器，另一个是谷歌泄露的论文预印本中描述的设备。

　　在预印本中，有人称他们的设备达到了“量子霸权”、“一台最先进的超级计算机将需要大约10000年的时间来执行相同的任务”。

　　我们认为，2.5天之内在经典（超算）系统上就能进行和（和谷歌量子计算机）同一任务的理想仿真，且保真度更高。实际上，这是一个保守的、最坏的情况下的估计，而且我们期望通过进一步的改进，能进一步降低模拟的成本。

　　因为John Preskill在2012年提出的“量子霸权”一词的原始含义，是描述量子计算机可以完成传统计算机无法做到的事情，所以这个门槛还没有达到。

　　这种“量子霸权”的特殊概念是基于执行一个随机量子电路，该电路的大小无法用任何可用的经典计算机进行仿真。

　　具体而言，谷歌的预印本展示了一个53量子比特的量子处理器的计算实验，该处理器实现了一个深度为20的超大型二量子比特（2-qubit）的量子电路，具有430个二量子比特和1113个单量子比特门，预计总保真度为0.2％ 。

　　他们对10000年的经典模拟估计是基于以下观察结果：在Schrödinger型的模拟中存储完整状态向量的RAM内存需求是禁止的，因此需要借助Schrödinger-Feynman模拟来权衡空间与时间。

　　“量子霸权”的概念展示了量子计算机独有的资源，比如直接达到纠缠和叠加。但是，经典计算机拥有自己的资源，如硬件中的存储层次结构和高精度计算、各种软件资产以及广泛的算法知识库，在将量子（计算机）与经典（超级计算机）进行比较时，利用所有这些功能非常重要。

　　当与经典计算机进行比较时，他们依赖于先进的仿真，该仿真利用了并行性、快速且无错误的计算以及庞大的聚合RAM，但未能充分考虑大量的磁盘存储。

　　相反，我们的Schrödinger式经典仿真方法同时使用RAM和硬盘空间，来存储和操纵状态向量。我们的仿真方法采用的性能增强技术包括电路划分、张量缩并递延、门聚合和批处理、聚合通信的精心协调以及众所周知的优化方法（例如缓存块和双缓冲），以使通信遍历交叠于混合节点的CPU和GPU组件之间进行计算。进一步的细节可以在《Leveraging Secondary Storage to Simulate Deep 54-qubit Sycamore Circuits》论文中发现。