加州大学圣巴巴拉分校的研究人员/谷歌科学家约翰·马丁尼斯的小组已经兑现了他们的承诺量子霸权。使用53个纠缠量子比特(“量子比特”)，他们的“梧桐树”计算机开始并解决了一个被认为是经典计算机难以解决的问题。
Martinis小组的研究生研究员Brooks Foxen说:“在经典超级计算机上需要1万年才能完成的计算，在我们的量子计算机上只需要200秒。”“经典的模拟时间，目前估计为1万年，通过改进经典硬件和算法，很可能会缩短，但是，由于我们目前的速度快了15亿倍，我们感到很舒服地宣称这一成就。”
该壮举概述在纸发表在《自然》杂志上。
马丁尼斯和他的团队进行了大约20年的量子计算研究，从单个超导量子比特的开发到包括72个量子比特架构的系统，以及利用量子力学特性的Sycamore, 54个量子比特(一个没有执行)的系统，这是一个里程碑。
Martinis小组的另一位研究生研究员Ben Chiaro说:“选择该算法是为了利用设备的自然动态来强调量子计算机的优势。”也就是说，研究人员想要测试计算机保存和快速处理大量复杂的非结构化数据的能力。
Foxen说:“我们基本上是想尽快产生一个包含所有量子位的纠缠态，所以我们确定了一系列操作，产生一个复杂的叠加态，当测量时，返回输出(“位串”)，其概率由用于准备特定叠加态的特定操作序列决定。”该实验是为了验证电路的输出与用于制备状态的序列相对应，在短短几分钟内对量子电路进行了一百万次采样，探索了所有的可能性——在系统失去量子相干性之前。
“复叠加态”
根据这篇新论文，研究人员使用了一种称为交叉熵基准测试的方法，将量子电路的位串与“通过在经典计算机上模拟计算出的相应理想概率”进行比较，以确定量子计算机工作正常。
虽然这个实验被选为计算机的概念验证，但这项研究已经产生了一个非常真实和有价值的工具:经过认证的随机数生成器。量子电路产生随机位串的速度如此之快，以至于没有时间来分析和“欺骗”系统。
展望未来
有了“量子霸权”这样的成就，人们很容易认为加州大学圣巴巴拉分校/谷歌的研究人员会插上他们的旗帜，然后高歌高飞。但对于Foxen、Chiaro、Martinis和UCSB/谷歌AI量子小组的其他成员来说，这只是一个开始。
然而，从长远来看，科学家们一直在寻求提高相干时间，或者，在另一端检测和修复错误这样一来，每检查一个量子位就需要花费很多额外的量子位。这些努力与量子计算机本身的设计和建造并行，并确保研究人员在达到下一个里程碑之前有大量工作要做。