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“同行未必能把你怎么樣，能弄死你的都是跨界?！?/p>
當(dāng)CPU，GPU，TPU還在為人工智能時(shí)代的算力C位打的頭破血流。這來個(gè)QPU（量子芯片）一來，全滅了。這就是妥妥的量子霸權(quán)能干出來的事情。
1：
量子芯片這個(gè)事情，本來不在我的寫文計(jì)劃中。但是，今天之所以拉出來聊一聊，還用了“騙局”這個(gè)詞。
起因完全是一個(gè)飯局?？梢哉f是一場飯局引起的霸權(quán)“騙局”。
起因是這樣。前幾天和一伙朋友吃飯，新老的都有。期間就有個(gè)哥們提出來：你們知道量子計(jì)算機(jī)發(fā)展怎么樣？并且一連串提了幾個(gè)問題：量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有什么不同？量子計(jì)算機(jī)會(huì)不會(huì)替代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)？老實(shí)說，我沒有研究過。我們做集成電路芯片的，了解的都是CPU，GPU，TPU這些。和量子計(jì)算機(jī)不熟。
當(dāng)時(shí)，席中有個(gè)哥們就提出來，兄弟們，你們都o(jì)ut了。幾個(gè)月前，google的量子芯片出來了。叫做Willow，也可以叫做QPU，（Quantum Process Unit）,量子處理器芯片。以后傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)就不行了。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)算幾百年的，量子處理器幾秒鐘就算完。谷歌已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)，已經(jīng)干到幾百個(gè)量子比特了。人家，前一段時(shí)間Nature上都發(fā)表了。很快傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)都會(huì)被量子計(jì)算機(jī)淘汰了，以后就是量子計(jì)算機(jī)的時(shí)代了。你們搞芯片的，這幾年形勢不太好，不如去看看量子芯片。
聽君一席話，勝讀十年書。我記得，前段時(shí)間在哪里聽過，社交媒體上鋪天蓋地都是谷歌量子計(jì)算多么牛X。當(dāng)時(shí)，根本也沒有細(xì)細(xì)了解。我想，作為一個(gè)芯片行業(yè)的人，的確要好好了解一下這個(gè)google的“量子芯片”—Willow。有句話說的好?！巴形幢啬馨涯阍趺礃?，能弄死你的都是跨界。”這CPU，GPU，TPU還在為人工智能時(shí)代的算力打得頭破血流。
這來個(gè)QPU（量子芯片）一來，全秒了。畢竟，量子芯片（量子計(jì)算機(jī)）算一秒，傳統(tǒng)芯片都要算幾百年。
按照這位老兄的說法，這絕對(duì)的算力面前，這些傳統(tǒng)芯片都是渣渣。這還了得。那一瞬間，我都在考慮怎么轉(zhuǎn)行了，拼命腦袋里面回想大學(xué)的量子力學(xué)的課程?？上В歼€給老師了。書到用時(shí)方恨少，要是每個(gè)人大腦都裝個(gè)Deepseek該有多好。懷著死也要知道怎么死的想法，懷著地球人對(duì)三體人的憧憬。打算看看這個(gè)量子芯片到底是什么回事？于是就google了一下量子芯片。真是舉賢不避親，google立馬就給我推薦了google的量子芯片，willow。這一看不要緊。我就發(fā)現(xiàn)，這個(gè)好像是一個(gè)“騙局”。
2：
如果說google的willow是個(gè)“騙局”。可能有同學(xué)立馬反駁我，你這種做傳統(tǒng)芯片外行，還敢說google的量子計(jì)算是“騙局”。你這不是營銷號(hào)，就是民科。說的好。本來我也是這么想的。畢竟，google的量子計(jì)算發(fā)了nature。這個(gè)還是要敬畏的。但是，我要解釋一下，“騙局”這個(gè)這個(gè)詞也不是我發(fā)明的。我是看了一下這篇文章，這篇文章的題目是：
量子計(jì)算：科技界持續(xù)時(shí)間最長的騙局，其中就說了google。
我看到這篇文章是，和那些質(zhì)疑的同學(xué)的心情是一樣的。這純屬赤裸裸的污蔑啊。臉一下子就紅了。量子芯片，量子計(jì)算，量子的事情，怎么能是“騙局”？
不過，我的目的是了解量子芯片是什么？所以，我搜了谷歌的量子芯片，willow，就是想搞明白原理。看看，量子芯片的架構(gòu)。量子芯片的原理。以及，為什么能有量子霸權(quán)，能把傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)全秒了。并且想當(dāng)面問問willow，靈魂三問？你是誰？能干啥？怎么干的？可惜找了半天，也沒有看到架構(gòu)！全是，在說Willow很牛X的文章。而源頭，能找到的就只有g(shù)oogle的這一篇自己的blog。
這篇文章中說，Willow很牛X，主要能干兩件事情。
第一件：使用更多的量子位進(jìn)行擴(kuò)展，Willow可以指數(shù)地減少錯(cuò)誤。這破解了量子糾錯(cuò)領(lǐng)域近30年來所面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
第二件：Willow在不到5分鐘的時(shí)間內(nèi)完成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)計(jì)算，這將花費(fèi)當(dāng)今最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一10億9千萬年的時(shí)間——這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了宇宙的年齡。這絕對(duì)是一個(gè)兩人咋舌的成績。
傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算，10億9000萬年。willow，這個(gè)5分鐘。后面，很多其他的通稿也是基于這兩點(diǎn)展開的,都是鋪天蓋地的說google這個(gè)芯片太牛X了。其他的，包括這個(gè)芯片計(jì)算的一些原理，一些圖示，都沒有。10億9000萬年是什么概念，這是天荒地老的概念。Google的人宣稱自己的達(dá)到這么牛的地步。我絲毫不懷疑這個(gè)結(jié)果。聽說這個(gè)結(jié)果是nature蓋棺論定的。但是，不過，接著就在看到了另一篇Google在nature上發(fā)表的文章。讓我有了一些稍稍的疑問。
3：
這個(gè)讓我產(chǎn)生疑問的文章是5年前google在nature上發(fā)表的。也就是2019年。google宣稱自家的量子計(jì)算機(jī)達(dá)到了量子霸權(quán)（Quantum Supremacy）。這個(gè)量子計(jì)算機(jī)叫做sycamore（懸鈴木）。從此這個(gè)樹在科技界名聲大震。而google的量子計(jì)算機(jī)和量子霸權(quán)緊密相連，名聲大噪。
就是下面我截屏的這篇文章。
這篇文章說了個(gè)什么事情，又如何讓谷歌成就了量子霸權(quán)？簡單說明一下。Sycamore（懸鈴木）量子處理器（53個(gè)量子比特）大約200秒來對(duì)一個(gè)量子電路的實(shí)例進(jìn)行采樣，基準(zhǔn)測試目前表明，最先進(jìn)的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)的等效任務(wù)需要大約10000年的時(shí)間。
基于這個(gè)結(jié)果，google宣稱自己達(dá)成了量子霸權(quán)。對(duì)于這個(gè)發(fā)表到Nature上的結(jié)果，我是心服口服。畢竟，發(fā)表在Nature的東西，這玩意能不服嗎？但是有人不服。這個(gè)人叫做IBM。大家都知道，IBM是做超級(jí)計(jì)算機(jī)的。google的量子計(jì)算機(jī)200秒，而IBM為首的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要10000年。對(duì)google宣稱的這個(gè)結(jié)果非常不爽。
下圖就是量子計(jì)算機(jī)和IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)的對(duì)比圖。很快，IBM的人重新檢查了這個(gè)結(jié)果，寫了一個(gè)“論量子霸權(quán)”（On “quantum supremacy”）的文章。
這篇文章在IBM的官網(wǎng)上。IBM跳出來了，說Google的計(jì)算是錯(cuò)的。這不是一個(gè)實(shí)際的時(shí)間框架。實(shí)際上，IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit可以在2.5天內(nèi)完成計(jì)算。這還是最壞的情況下。實(shí)際情況，時(shí)間還能縮短。不到兩天半。
這個(gè)量級(jí)，談什么什么量子霸權(quán)？Google的計(jì)算就是扯淡。于是，這篇量子霸權(quán)的遮羞布，第一次被扯了一下。猶抱琵琶半遮面。我想，這個(gè)證據(jù)這個(gè)也不能說明google的“量子霸權(quán)”是騙局。頂多是不嚴(yán)謹(jǐn)。很快，打臉的又來了。另一半半遮面也被扯下來，變成了Google大帝的新裝。2022年，中科院的張潘團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇文章，
這篇文章中，作者使用一個(gè)含有 512 塊 GPU 的計(jì)算集群計(jì)算了 15 小時(shí)，完成了 53 量子比特、20 循環(huán)的谷歌懸鈴木量子霸權(quán)線路的采樣任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)了高于谷歌的預(yù)測保真度。作者張潘估計(jì)，未來E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)一旦研發(fā)成功，該方法即可在其上進(jìn)行高效實(shí)現(xiàn)。在理想條件下，只需幾十秒模擬時(shí)間即可完成百萬無關(guān)樣本的采樣計(jì)算，速度上將超出谷歌的懸鈴木量子硬件。
基于此，“張潘團(tuán)隊(duì)提出新的張量網(wǎng)絡(luò)方法，表明谷歌公司的懸鈴木量子計(jì)算機(jī)的經(jīng)典模擬可由一萬年縮短至數(shù)十秒。因此谷歌的量子霸權(quán)已不復(fù)存在了?！币簿褪?，經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)，可以很快的實(shí)現(xiàn)谷歌的這個(gè)算法。數(shù)十秒，可比google的量子計(jì)算機(jī)的200秒要少很多。
至此，google2019年號(hào)稱的“量子霸權(quán)”，霸了個(gè)一地雞毛?？上?。
google的量子霸權(quán)，傳播的非常廣。而張潘團(tuán)隊(duì)的文章，卻很少有人知道。這種傳播量，好比營銷號(hào)和科普號(hào)的區(qū)別。由此可見，發(fā)表在Nature上的東西，也不是天然的真理。那，基于此，我們可以說Google發(fā)表的量子霸權(quán)夸大其詞。這玩意和“震驚體”有點(diǎn)類似說google的芯片是“騙局”。這肯定不客觀，頂多算是學(xué)術(shù)之爭。文章發(fā)表了，就是讓大家去拍磚的。這個(gè)很正常。但是，Google用了一系列的詞，讓大家誤會(huì)量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一樣。這其實(shí)是Google故意為之。
4：
在google的官網(wǎng)上。
是這樣寫的。
“量子計(jì)算融合了20世紀(jì)兩大科學(xué)革命：計(jì)算機(jī)科學(xué)和量子物理。
量子物理是晶體管、激光器和其他技術(shù)的理論基礎(chǔ)，這些技術(shù)促成了計(jì)算革命。
但在算法層面上，今天的計(jì)算機(jī)器仍然使用“經(jīng)典”布爾邏輯。
量子計(jì)算是在算法層次上用量子定律代替布爾邏輯的硬件和軟件設(shè)計(jì)。
對(duì)于某些計(jì)算，如優(yōu)化、采樣、搜索或量子模擬，這將帶來顯著的加速。我們對(duì)將量子計(jì)算應(yīng)用于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)特別感興趣。這是因?yàn)檫@些領(lǐng)域的許多任務(wù)依賴于解決困難的優(yōu)化問題或執(zhí)行有效的采樣。”
Google首席執(zhí)行官Sundar Pichai也稱，實(shí)用量子計(jì)算機(jī)離現(xiàn)實(shí)至少還有五到十年的時(shí)間，他將這一領(lǐng)域的進(jìn)展比作人工智能的早期。
看了Google的這些說法。
作為旁觀者就很容易就以為，量子計(jì)算機(jī)用量子替代現(xiàn)在的布爾邏輯的硬件或者軟件設(shè)計(jì)。
也就是說：
量子計(jì)算機(jī)可以取代目前的計(jì)算機(jī)。
這是Google或者很多寫量子計(jì)算的“營銷號(hào)”有意混淆的問題。
但是，量子計(jì)算機(jī)這個(gè)概念巧妙的隱藏了一件事情。
那就是量子計(jì)算機(jī)只能完成一個(gè)特定的任務(wù)。
例如，目前經(jīng)典計(jì)算機(jī)能做的1+1=2。
理論上，量子計(jì)算機(jī)通過量子門也能實(shí)現(xiàn)1+1=2；
但是由于，理論上的量子計(jì)算機(jī)需要額外的量子門操作和誤差校正步驟。
所以，在傳統(tǒng)問題上，是不如傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快的。
這還僅僅是理論上。
這是因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)依賴的是“物理量子比特”，而非糾錯(cuò)后的“邏輯量子比特”。
物理量子比特容易受環(huán)境干擾（如溫度、電磁噪聲），導(dǎo)致錯(cuò)誤率高，無法穩(wěn)定執(zhí)行基礎(chǔ)運(yùn)算。
對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，加法是通用計(jì)算的基礎(chǔ)，需依賴精確的邏輯門操作（如AND、XOR門）和確定性結(jié)果輸出。
而量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算本質(zhì)是概率性的，其輸出需要通過測量概率分布來推斷結(jié)果。
這與傳統(tǒng)二進(jìn)制的確定性邏輯不兼容。
當(dāng)前的谷歌的Willow芯片（量子計(jì)算機(jī)）主要針對(duì)特定問題優(yōu)化，這些問題通過量子疊加和糾纏特性實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)加速。
敲黑板，也就是說，這玩意只針對(duì)特定問題的優(yōu)化。（后面讀者要是知道是加速了什么特定問題，估計(jì)會(huì)吐血。）
目前來看，google也就是只有一招鮮。
這些任務(wù)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的通用邏輯運(yùn)算（如加法）存在本質(zhì)差異。
所以，我們看到，目前的量子計(jì)算機(jī)（假設(shè)它叫計(jì)算機(jī)，后面章節(jié)，我們就能看到，叫量子計(jì)算機(jī)的實(shí)際上是一種“偽裝”），都是在計(jì)算一個(gè)概率。
量子計(jì)算機(jī)的某些“突破”更像是通過模擬實(shí)驗(yàn)完成特定任務(wù)，而非真正的通用計(jì)算。
而量子計(jì)算機(jī)如果證明其優(yōu)勢（所謂的量子霸權(quán)），需要找到一個(gè)領(lǐng)域。
在這個(gè)領(lǐng)域里面，
量子計(jì)算機(jī)能做，而經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要時(shí)間很長。
這些任務(wù)非常的特殊，必須要非常精挑細(xì)選。
實(shí)際上，這種領(lǐng)域可與而不求，很難找到一個(gè)“量子計(jì)算機(jī)”能解決的實(shí)際問題。
終于，功夫不負(fù)苦心人，有人找到了一個(gè)。
5：
2016 年，計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Iordanis Kerenidis 和 Anupam Prakash 發(fā)表了一種量子算法，能以任何已知經(jīng)典算法的指數(shù)級(jí)速度解決推薦系統(tǒng)問題。
就是這篇文章《Quantum Recommendation Systems。》
于是，很多人驚呼，未來的量子計(jì)算機(jī)終于可以派上用場了。
那我們來看看這篇文章說了什么？
首先什么是推薦系統(tǒng)？
你在刷某短視頻的時(shí)候，都有一個(gè)讓你又愛又恨的機(jī)制。
“猜你喜歡”
如果，你被它猜到了。
恭喜你，這一晚上或者一下午的時(shí)間，就廢了。
而背后“猜你喜歡”的數(shù)學(xué)秘密，就是推薦系統(tǒng)的核心任務(wù)，是讓機(jī)器從海量數(shù)據(jù)中“讀心”。
例如，抖音有上億用戶和數(shù)萬部短視頻，如何用已知的零散評(píng)分（比如你某跳舞的小姐姐給打了5星），預(yù)測你還沒看過的短視頻喜好？
這本質(zhì)上是一個(gè)“填空題”。
那是怎么做的？
這個(gè)算法把用戶和短視頻排成一張巨大的表格（矩陣），每個(gè)格子填上評(píng)分。但現(xiàn)實(shí)中，99%的格子是空的（沒人看過所有電影）。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這張表格其實(shí)隱藏著簡單規(guī)律——大部分人的口味可以歸為幾類（比如“科幻迷”或“文藝控”），數(shù)學(xué)上稱為“低秩矩陣”。
那計(jì)算機(jī)是怎么做到的？
計(jì)算機(jī)需要先“腦補(bǔ)”出完整的評(píng)分矩陣，再從中找規(guī)律。
這相當(dāng)于在迷霧中畫
地圖，計(jì)算量隨用戶和電影數(shù)量指數(shù)級(jí)爆炸。
即便用最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，處理十億級(jí)數(shù)據(jù)也可能需要數(shù)天。
可以說，猜你喜歡，也是非常消耗計(jì)算機(jī)的大腦的。
所以，這些互聯(lián)網(wǎng)大廠搞了那么多計(jì)算資源，一部分的目的就是每天計(jì)算“猜你喜歡”。
針對(duì)這個(gè)問題，2016年，兩位科學(xué)家Iordanis Kerenidis和Anupam Prakash發(fā)現(xiàn)了一種“作弊神器”——量子算法。
他們繞開了“畫完整地圖”的笨辦法，直接用量子計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)迷霧中“抽樣”答案：
利用量子疊加態(tài)，同時(shí)掃描所有用戶和電影的潛在關(guān)聯(lián)，直接定位到你所屬的“興趣小組”（比如“80%科幻迷+20%喜劇愛好者”）。
Kerenidis和Prakash的量子推薦算法基于HHL算法（線性方程組的量子解法），通過兩個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)加速。
借用量子線性方程求解器（類似一臺(tái)超級(jí)望遠(yuǎn)鏡），從殘缺的數(shù)據(jù)中瞬間
提取關(guān)鍵模式，無需重構(gòu)整個(gè)矩陣。計(jì)算時(shí)間從“幾天”縮短到“幾分鐘”，實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)加速。
這就太牛X了。
這意味著，量子計(jì)算在真實(shí)場景中的又巨大的潛力。
當(dāng)經(jīng)典計(jì)算機(jī)還在“吭哧吭哧”填表格時(shí)，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)學(xué)會(huì)了“透視”數(shù)據(jù)宇宙的底層密碼。
這或許就是下一代技術(shù)革命的預(yù)演。
巴黎計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)研究所的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Kerenidis 說。
「在我看來，這是機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域中最早展示量子計(jì)算可求解經(jīng)典計(jì)算尚未解決的問題的案例之一?！?/p>
要知道。
在 Kerenidis 和 Prakash 發(fā)表他們的研究時(shí)，僅有少數(shù)幾例量子計(jì)算機(jī)有可能實(shí)現(xiàn)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)指數(shù)級(jí)快的求解速度的問題。
或者說，量子計(jì)算和實(shí)際應(yīng)用很難扯上關(guān)系。
因?yàn)?，量子?jì)算的大部分這類問題都是特定的。
Kerenidis 和 Prakash 的研究結(jié)果令人激動(dòng)，因?yàn)檫@個(gè)量子算法可以用于實(shí)際了。
真是這樣的嗎？
很快，打臉的就又來了。
6：
2017年的秋天，美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的華裔本科生唐（Ewin Tang），正為畢業(yè)論文發(fā)愁。
她的導(dǎo)師Scott Aaronson（量子計(jì)算領(lǐng)域的大牛）給了她一個(gè)“燙手山芋”般的題目。
證明推薦系統(tǒng)問題不存在快速的經(jīng)典算法。
換句話說，只有Kerenidis 和 Prakash的量子算法才能實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)加速。
傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)不行。
但是經(jīng)過幾個(gè)月的努力，Ewin Tang一無所獲。
于是，她換了一個(gè)思路，開始考慮是否確實(shí)存在這樣的經(jīng)典算法（也就是普通計(jì)算機(jī)能使用的算法）。
接下來幾個(gè)月，Tang全身心地投入到尋找這一突破性算法的工作中，與Aaronson緊密合作，一步步理清證明的每一個(gè)細(xì)節(jié)和步驟。
很快，Tang就發(fā)了發(fā)現(xiàn)了一種快速的經(jīng)典算法。
Tang巧妙地展示了，Kerenidis和Prakash在他們量子算法中所運(yùn)用的量子采樣技術(shù)，實(shí)際上可以在經(jīng)典計(jì)算機(jī)的環(huán)境中得以重現(xiàn)和應(yīng)用。
完成這一算法后，Aaronson在決定公開之前，堅(jiān)持要先對(duì)其正確性進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證。
一旦這篇論文發(fā)布到網(wǎng)上，如果發(fā)現(xiàn)研究存在錯(cuò)誤，那么Tang學(xué)術(shù)生涯中的第一篇‘偉大’論文就可能會(huì)遭遇重大的挫折。
為了慎重起見，導(dǎo)師Aaronson舉辦了一場“華山論劍”。
2018年，六月份在加州大學(xué)伯克利分校舉辦的一場量子計(jì)算領(lǐng)域的研討會(huì)。
這場研討會(huì)匯聚了該領(lǐng)域的眾多頂尖專家，其中就包括Kerenidis和Prakash。
6月18日和19日上午，Tang在眾人矚目下進(jìn)行了兩場精彩的演講。
她詳盡地闡述了自己在《A quantum-inspired classical algorithm for recommendation systems》一文中提出的經(jīng)典推薦算法。
四小時(shí)的演講結(jié)束后。
現(xiàn)場的專家們經(jīng)過深入討論，達(dá)成了一致共識(shí)。
Tang的經(jīng)典算法在邏輯和實(shí)證上都是正確的。
量子計(jì)算的一個(gè)核心優(yōu)勢，被這位年僅18歲的天才少女用經(jīng)典算法徹底瓦解了。
量子推薦算法熄火了。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)就能做，量子計(jì)算機(jī)需要再找個(gè)領(lǐng)域體現(xiàn)量子霸權(quán)的優(yōu)勢。你猜，Google找到了嗎？7：在Tang的論文發(fā)表的一年后，2019后，Google的懸鈴木量子計(jì)算機(jī)卻宣稱自己獲得了量子霸權(quán)?？磥硎钦娴恼业搅艘粋€(gè)領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域我們一會(huì)再解釋。就如前文所說，這次，Google的懸鈴木又一次被打臉。IBM和中科院的團(tuán)隊(duì)提出了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的算法也能干到。
Google的“量子霸權(quán)”霸了個(gè)寂寞。這里插一句，科學(xué)本來就是你追我趕。前文，已經(jīng)論述了量子計(jì)算并不能替代傳統(tǒng)計(jì)算。只能是傳統(tǒng)計(jì)算的補(bǔ)充。只能在某些特定問題上加速。而這些問題大部分都是概率性問題。并且，還必須科學(xué)家尋尋覓覓才能找到這么一個(gè)問題。而這些問題都不好找。例如，Kerenidis和Prakash提出了推薦算法。本來以為量子計(jì)算能做，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)不能做（需要花費(fèi)幾十上百年）。
但是，這些論斷，過一段時(shí)間，就會(huì)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也能做（天才少女Tang的成果）。然后，“啪啪”的被打臉。當(dāng)然，我肯定不同意，這種說法是“騙局”。因?yàn)?，只有這樣，科學(xué)才能進(jìn)步，有爭論和質(zhì)疑，才是正常的。沒有爭論和質(zhì)疑，那不是科學(xué)。那是宗教。即使這樣，Google所謂的“量子霸權(quán)”被IBM和中科院打臉。我也不認(rèn)為，Google的量子芯片是個(gè)“騙局”。
我們繼續(xù)來看，google的量子芯片Willow這次又將如何？但是，本文還沒有結(jié)束。
8：
2024年底，Google的Willow量子芯片又出現(xiàn)了。這一次，Google又開始了大力的炒作。全網(wǎng)都是Willow量子芯片非常牛X的營銷文。大家是不是還記得，我開頭提出的那個(gè)問題。Willow能做什么？Willow又是怎么做的？通過前文，我們知道，通常量子計(jì)算只能處理某一個(gè)具體的任務(wù)。而這些具體的任務(wù)，必須是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)干不了的事情。例如Willow就說，傳統(tǒng)計(jì)算需要1億9000萬年，才能完成，而Willow 只用5分鐘。
這5分鐘，Willow干了什么？于是，我找了2024年的google發(fā)表的Nature的論文。https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
這篇Nature中，google就講了一個(gè)事情。Google的新一代超導(dǎo)量子處理器Willow上實(shí)現(xiàn)的低于表面碼閾值的量子誤差校正性能。通過實(shí)施距離-5和距離-7的表面碼，本研究旨在證明在增加代碼距離時(shí)，邏輯誤差率可以得到有效的抑制，并超過最佳物理量子比特的壽命，從而為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模容錯(cuò)量子算法奠定基礎(chǔ)。
同學(xué)們。還記得，我們開頭的去搜索Willow嗎？Google的官網(wǎng)上面，里面講了兩個(gè)事情。1：能糾錯(cuò)。2：算得快，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)能算10億9000萬年，willow就能算5分鐘。
這個(gè)糾錯(cuò)這個(gè)事情，是Nature發(fā)表的。但是10億9000萬年這個(gè)事情，Nature上一個(gè)字也沒有提。這個(gè)有點(diǎn)意思啊。我們都知道Willow是Nature認(rèn)證的。雖然，上一次Google 2019年發(fā)表的nature的量子霸權(quán)就被IBM和中科院的文章，啪啪打臉。但是，畢竟是論文發(fā)表了。從科學(xué)上講，發(fā)出來就是讓大家來review，提出意見的。就像本科普文，發(fā)出來，大家有意見，也可以在評(píng)論區(qū)寫意見。但是，Nature這篇文章只說了糾錯(cuò)，可沒有說10億9000萬年這種事情。并且，這篇Nature文章中還是很謙卑的寫到。
“盡管本研究在超導(dǎo)量子處理器上實(shí)現(xiàn)了低于表面碼閾值的量子誤差校正性能，但仍存在一些局限性。首先，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的邏輯誤差率仍然遠(yuǎn)高于實(shí)際應(yīng)用所需的水平。其次，研究中所使用的解碼器雖然具有較高的精度，但在實(shí)時(shí)解碼方面仍存在一定的延遲。此外，對(duì)于高距離重復(fù)碼的實(shí)驗(yàn)中觀察到的邏輯錯(cuò)誤基底，其起源尚不完全清楚，需要進(jìn)一步的研究來理解和減輕這些錯(cuò)誤源。”
看來，科學(xué)（Science）使人謙卑。Nature也使google謙卑。所以在此，我們先認(rèn)同Nature的這個(gè)結(jié)論。google的Willow芯片能夠?qū)崿F(xiàn)糾錯(cuò)，誤碼減少。雖然離實(shí)用很遠(yuǎn)。先不質(zhì)疑這個(gè)事情。我們先看看另一個(gè)事情，google宣稱自己5分鐘的事情，別的計(jì)算機(jī)10億9000萬年才能做到。那到底willow這5分鐘干了個(gè)啥，Willow有這么厲害的能力？
我們回到Google的blog上，看一下。Willow這5分鐘做的工作，都是叫做RCS的測試基準(zhǔn)。Google所有的測試都是基于RCS的。RCS是個(gè)啥？RCS本身就是Google的測試基準(zhǔn)。用Google的測試基準(zhǔn)，測試Google的Willow芯片。這個(gè)花了5分鐘，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要10億9000萬年。這里面有什么貓膩嗎？9：實(shí)話說，我不知道這里面有啥貓膩。但是，我知道另一件事情。就是RCS這個(gè)事情，完成沒有任何用處。
Google選了一個(gè)沒有任何用處的測試基準(zhǔn)來測試自己的芯片達(dá)到了很強(qiáng)的處理能力?；诖耍乙部梢孕Q，我家的貓后空翻能力很強(qiáng)，隨機(jī)性不可預(yù)測。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)很難模擬，需要XXX年才能知道我家的貓后空翻的軌跡。而我家的貓只要一秒鐘，翻一下，立馬就能得出這個(gè)軌跡。我家的貓，在貓計(jì)算這個(gè)行業(yè)，達(dá)成了貓計(jì)算霸權(quán)。你覺得荒謬不荒謬。我聽起來也很荒謬的。但是，對(duì)比來看，在現(xiàn)實(shí)世界中，的確完全找不到RCS這個(gè)測試基準(zhǔn)的用處。而這個(gè)，已經(jīng)是很多科學(xué)家的共識(shí)，這個(gè)采訪中，很多科學(xué)家就詬病Google的這種做法。
RCS開發(fā)出來，唯一的用處，就是給Google的量子芯片（不論是sycamore和willow）來背書。我們簡要介紹一下RCS。
隨機(jī)電路采樣（Random Circuit Sampling，簡稱RCS）
是Google和UCSB于2018年創(chuàng)建的一個(gè)基準(zhǔn)，專門用于展示量子優(yōu)勢。
這玩意就是為了適應(yīng)量子計(jì)算機(jī)而搞出來。
那么，這玩意具體干的是個(gè)什么事情。
其核心原理是通過構(gòu)建隨機(jī)量子電路執(zhí)行一系列隨機(jī)的量子邏輯門操作，生成復(fù)雜的量子態(tài)分布，并通過采樣輸出結(jié)果的概率分布來評(píng)估量子計(jì)算機(jī)的性能RCS的隨機(jī)性體現(xiàn)在量子邏輯門的選擇和組合方式上，科學(xué)家通過隨機(jī)生成不同的量子門序列（如Hadamard門、CNOT門等），形成難以經(jīng)典模擬的復(fù)雜量子糾纏態(tài)。RCS本質(zhì)是“暴力測試”，目標(biāo)僅為驗(yàn)證量子優(yōu)越性。RCS不解決實(shí)際問題。
RCS基準(zhǔn)測試所做的是從一長串噪聲量子門創(chuàng)建的隨機(jī)分布中采樣。
這個(gè)算法完全是人為的，毫無用處。
這也使得它成為世界上非常糟糕的基準(zhǔn)之一。
為什么是之一。
不是唯一。
我想我家那個(gè)貓計(jì)算的測試標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該算進(jìn)去。
這種槽糕的測試基準(zhǔn)導(dǎo)致一個(gè)什么問題？
就是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的算法的人，很少有動(dòng)力來優(yōu)化這個(gè)東西和量子計(jì)算機(jī)競爭。
所以，Google說在這種無用的測試標(biāo)準(zhǔn)上，自己能搞多塊，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)比不上。
但是，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)根本就不會(huì)優(yōu)化這個(gè)算法。
說白了。
google這玩意就是自娛自樂。（enjoy itself）。
奉勸Google，
這種事情，
不能多做，
多做傷身。
10：終于，我們知道了。Willow的能做的工作是RCS。Willow這個(gè)芯片設(shè)計(jì)出來就是為了測試RCS，通過RCS的結(jié)果宣稱達(dá)成了量子霸權(quán)。你不能想象你的手機(jī)設(shè)計(jì)出來只能跑分一樣。但是從谷歌的量子計(jì)算機(jī)的sycamore（懸鈴木）到Willow（柳樹）的（有可能后面還有桑樹，槐樹啥的）卻就是這么干的。
當(dāng)Google的量子霸權(quán)的狂歡泡沫在資本與媒體的鎂光燈下愈演愈烈，我們或許該問一個(gè)更本質(zhì)的問題。
科技革命的里程碑，究竟該由實(shí)驗(yàn)室的跑分游戲定義，還是由人類社會(huì)的真實(shí)需求決定？
Google的這場量子霸權(quán)的Willow芯片，像極了科技史上的另一場"皇帝新衣"。
一群精英用晦澀的術(shù)語編織神話，資本用天文數(shù)字的估值煽風(fēng)點(diǎn)火，而公眾只能在"不明覺厲"中盲目追隨。
但歷史早已給出答案。
蒸汽機(jī)顛覆的不是馬車的速度，而是人類對(duì)能量的掌控；
計(jì)算機(jī)革命的本質(zhì)不在晶體管的數(shù)量競賽，而在于將信息霸權(quán)粉碎為所有人手中的工具。
真正的技術(shù)革命，永遠(yuǎn)誕生于解決真實(shí)世界痛點(diǎn)的土壤，而非實(shí)驗(yàn)室里精心設(shè)計(jì)的“霸權(quán)”游戲。
11：
后記：基于當(dāng)下Willow芯片的能力（不是未來），你認(rèn)為谷歌的量子芯片是“霸權(quán)”還是“騙局”？為了本文的嚴(yán)謹(jǐn)，這是我找到參考文獻(xiàn)最多的一次文章，耗費(fèi)了我一個(gè)周末的時(shí)間，希望大家多多轉(zhuǎn)發(fā)，評(píng)論。如果有的同學(xué)覺得我寫的有問題，歡迎在評(píng)論區(qū)指出。歡迎大家在下面評(píng)論，提出你的觀點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
1:https://www.cnbc.com/2024/12/10/google-claims-quantum-milestone-but-cant-solve-real-world-problems-.html
2:2024年Willow nature的論文。https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
3:《Quantum Recommendation Systems。》https://arxiv.org/abs/1603.08675
4：Tang 在《A quantum-inspired classical algorithm for recommendation systems》中提出的經(jīng)典推薦算法實(shí)現(xiàn)了 O(poly(k)polylog(m,n)) 的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度，比之前實(shí)現(xiàn)和 m、n 呈線性關(guān)系的時(shí)間復(fù)雜度的經(jīng)典算法速度有指數(shù)級(jí)提高。論文地址：https://arxiv.org/abs/1807.04271
5:google 2019的nature的論文,量子霸權(quán)https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5
6:中科院張潘團(tuán)隊(duì)的論文。https://arxiv.org/abs/2111.030117:https://www.quantamagazine.org/teenager-finds-classical-alternative-to-quantum-recommendation-algorithm-20180731/8:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwNzcxNDY5NA==&mid=2247486553&idx=1&sn=274c4a2d67e577a9d727cc6a8de71eb9&chksm=c18da323f1b116c6bdda59340c595f4f267a52f2af288f344e97ea566872195045d94cc9772f#rd
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