Google研建新電腦達成量子霸權
較現時最快電腦快15億倍
美國科網巨擘Google日前發表研究報告，宣稱已建成運算能力遠超現有最強商用超級電腦的量子電腦，能在約3分鐘時間完成商用電腦要花1萬年處理的運算工作，首次實現「量子霸權」(quantum supremacy)。研究人員形容這是邁向全面量子運算的里程碑，惟該部量子電腦暫時只能處理單次運算，實際應用仍需長時間改進。
量子電腦發展
1982年
美國物理學家費曼(Richard Feynman)提出量子電腦概念
1994年
美國數學家和電腦科學家肖爾(Peter Shor)展示量子電腦如何用於破解加密技術
2011年
加拿大公司DWave推出首部商用量子電腦，但其解難能力狹窄，其運算中涉及量子特性的程度也受質疑
2016年5月
IBM讓用家試用其首部量子電腦：5量子位元的電腦
2017年4月
Google公布計劃在該年年底達成量子霸權
2017年11月
IBM宣稱已率先製作出50量子位元的電腦
2019年9月
Google在美國太空總署網頁發表研究報告，稱已達至量子霸權
有關研究報告於上周較早時刊登在美國太空總署(NASA)一個網頁中，但隨後被移除。《金融時報》上周五(20日)報道，研究由美國加州大學聖塔芭芭拉分校實驗物理學家馬丁尼斯(John Martinis)帶領，團隊開發出一款53量子位元的處理器「Sycamore」，並讓它證明一套產生隨機數字的演算法所產生的數字屬真正隨機。
研究員指出，由IBM開發、目前全球最先進的商用超級電腦「頂峰」(Summit)要用約1萬年處理的運算，Sycamore處理器只需3分20秒就可完成，換言之Sycamore的運算速度較現時最快電腦快約15億倍。相信今次是首次展示只有量子電腦可執行、傳統電腦實際上無法完成的運算，代表已達到「量子霸權」的目標，即量子電腦完成過去不可能成功的運算。
完成傳統電腦束手的運算
現時主流電腦採用二進制運算，用於運算的基本位元(bit)運算時只能代表0或1，而量子位元(qubit)則可同時代表0和1，當量子位元串連起來，可代表的數位狀態將呈指數增長，換言之量子電腦可以即時計算出數以百萬計的可能性。
暫只能單次處理運算
由於量子電腦的運算效能遠超現今電腦，將有助模擬傳統電腦做不到的物理和化學運算，包括協助開發藥物、發展人工智能和自動汽車，甚至管理投資組合。不過，研究員在報告中亦承認，該部量子電腦目前只可以單次處理高度技術性的運算，仍需一段長時間才能讓量子電腦用於解決實際問題。Google拒絕回應有關報道。
Sycamore並非全球首個量子電腦處理器，加拿大公司DWave和IBM就曾先後推出量子電腦。IBM上周更公布旗下第14部、有53量子位元的量子電腦，計劃於今年10月提供量子運算商業服務。(CNET/金融時報)
量子電腦知多點
˙ 什麼是「量子霸權」(quantum supremacy)？
量子霸權是指量子電腦能夠完成一項目前電腦無法在合理時間內完成的運算。達成量子霸權不代表量子電腦可取代傳統電腦，今次研究只顯示量子電腦能在一項複雜運算上勝過傳統電腦。
˙ 量子電腦如何運作？
量子電腦利用量子力學特性運作。傳統電腦用二進制處理資訊，每一資訊單位稱為位元(bit)，可代表0或1；至於量子電腦採用量子位元(qubit)為資訊單位，在特定量子狀態中可同時代表0和1。傳統電腦中每個位元獨立運算，而量子位元的狀態會影響量子電腦系統裏其他量子位元，代表它們可合作找出運算答案。
˙ Sycamore有何特別？
Sycamore不是位元最大的量子電腦處理器，例如去年Google曾公布一個有72量子位元的處理器，不過今次研究的最大進展在於量子位元可維持特定量子狀態多長時間，以及量子位元如何跟旁邊的量子位元互動，以確保運算穩定。
˙ 研究為何與美國太空總署(NASA)有關？
Google去年跟NASA達成協議，由NASA協助驗證Google的量子電腦運算成效，並需以NASA採用的超級電腦作為衡量標準。
˙ 一般人何時可擁有量子電腦？
暫不可能。現時量子系統大多使用微小的超導物料以較不常見的物料接合而成，例如Sycamore便利用鋁圈及銦(indium)組成。
為了令這些物料處於量子狀態、免受外部能量干擾，系統需置於極低溫的大型製冷機中運作。
