12月10日，谷歌推出量子计算芯片“”。在公关攻势下，马斯克发出“哇”的声音，奥特曼也发来贺电。
它是一个具有 105 个物理量子位的量子芯片。亮点在于其惊人的计算速度和纠错能力。据悉，一项标准计算任务仅需不到5分钟即可完成。如果把这个任务交给世界上最快的超级计算机，可能需要超过10-25年的时间。这个数字甚至超过了宇宙的年龄。
另一个成就是它能够以指数方式降低错误率。随着量子比特数量的增加，错误率通常呈指数级增加，但通过先进的量子纠错技术，错误率呈指数级降低。每当点阵从 3x3 增加到 5x5 再到 7x7 时，编码错误率就会降低 2.14 倍。这种潜在的逻辑错误抑制为运行具有纠错功能的大规模量子算法奠定了基础。
AI团队的工作环境
权威专家的反应
量子计算的领军者和旗手美国计算机科学家斯科特·乔尔也在他的博客上发表了一些评论。虽然总体上他的态度比较积极乐观，但他的话背后仍然存在一些谜团。
例如，应该要求读者明确进展总体上符合大多数人的预期：
对于过去五年一直关注实验量子计算的人来说（例如，从 2019 年谷歌最初的量子霸权里程碑开始），这里没有什么特别令人震惊的。自 2019 年以来，谷歌将其芯片上的量子位数量大约增加了一倍，更重要的是，将量子位的相干时间增加了五倍。与此同时，它们的 2 量子位门保真度现在约为 99.7%（对于受控 Z 门）或 99.85%（对于“iswap”门），而 2019 年约为 99.5%。
他表示，最重要的是，量子容错已经跨过了门槛，但离“真正”的容错量子比特还有一段距离：
从科学角度来看，主要结果是，当他们增加表面代码的大小（从 3×3 到 5×5 到 7×7）时，谷歌发现他们的编码逻辑量子位的寿命更长而不是更短。所以，这是一个非常重要的门槛，现在已经被跨越了。正如戴夫·培根对我说的，“现在正在形成一个漩涡”——或者换个比喻，30 年后我们终于开始触及量子容错龙的尾巴，它（一旦完全觉醒）将允许逻辑量子位被保存并运行几乎任意长的时间，从而允许可扩展的量子计算。
话虽如此，Boixo 告诉我，谷歌只会制造一个具有 ~10^-6 错误容错能力的两个量子位门（因此在遭受单个错误之前大约有一百万个容错操作）认为你已经创建了一个“ true”容错量子位。我们距离这个里程碑还有一段距离：毕竟，在这个实验中，谷歌只创建了一个编码量子位，甚至没有尝试对其执行编码操作，更不用说多个编码量子位了。
他还谈到了谷歌的“量子霸权实验”，该实验将在 10^25 年内击败超级计算：
谷歌还宣布在其 105 量子位芯片上进行一项新的量子霸权实验，该实验基于 40 层门的随机电路采样。值得注意的是，他们表示，如果使用目前已知的最好的模拟算法（基于格雷的优化张量网络收缩），以及一台百亿亿级超级计算机，他们的新实验，如果不考虑内存问题，大约需要 3 亿年的时间才能完成。在经典计算机上进行模拟，如果考虑到内存问题，则需要大约 10^25 年（请注意，自大爆炸以来仅过去了大约 10^10 年）。
他指出，这里的“10^25年”结果最大的问题是没有直接验证谷歌量子芯片的计算结果。他担心谷歌没有给予足够的重视：
同样的原因（据大家所知），经典计算机模拟这个量子计算大约需要10^25年，所以经典计算机直接验证量子计算也需要大约10^25年结果！ （例如，通过计算输出的“线性交叉熵”分数）。因此，对谷歌新量子霸权实验的所有验证都是间接的，基于经典计算机实际上可以检查结果的较小电路的推断。需要明确的是，我个人没有理由怀疑这些推断。但是，对于那些想知道为什么我多年来一直痴迷于设计高效且经过验证的近期量子霸权实验的人来说：这就是原因！我们现在正深陷我之前警告过的无法验证的领域。
以色列数学家、计算机科学家和量子计算怀疑论者 Gil Kalai 在他的博客中写道：
我们还没有研究过这些关于人工智能的具体主张，但我的一般结论适用于它们：关于人工智能的主张（包括已发表的主张）应该谨慎对待，尤其是那些具有特殊性质的主张。这些说法可能源于重大的方法论错误，因此可能更多地反映了研究人员的期望，而不是客观的科学现实。
Gil Kalai 还在这篇博文中谈到了量子计算炒作和比特币：
当谷歌的量子霸权声明在 2019 年发布（或者更确切地说是泄露）时，有许多人声称这意味着量子计算机即将到来，因此比特币所需的密码学将是可破解的，比特币将失去其价值。
我一般不介意“炒作”，因为它反映了科学家对其工作的热情以及公众对科学事业的兴奋。然而，当涉及到谷歌时，需要谨慎。例如，在2019年宣布“霸主”后，比特币的价值在短短几天内（2019年10月24日左右，经过一段稳定期）从约9500美元跌至约8500美元，给投资者带来了不确定性。损失超过 100 亿美元。如今，比特币的价值约为 100,000 美元。此外，谷歌的主张可能会对其他量子计算工作提出不切实际的挑战，并鼓励不受欢迎的科学方法的文化。
跨越量子纠错的门槛
正如所言，这次值得称赞的不是无法直接验证的“量子霸权”实验，而是量子容错已经跨过了门槛。
关于量子计算机实用化的主要难点以及炒作的重新审视，心灵观察台此前在《美国开始重新审视量子计算机，这对中国非常重要》的文章中详细介绍过。
AI团队此次在发表的论文的重要成果是跨越了量子纠错的门槛。到底是怎么回事？
构建量子计算机的研究人员面临的一个主要挑战是如何用不完美的部件构建完美的机器。它们的基本构建模块——量子位——对外界干扰极其敏感。今天的量子计算机原型太容易出错，无法做任何有用的事情。
20 世纪 90 年代，研究人员为克服这些错误奠定了理论基础，称为量子纠错。关键思想是引导一组物理量子位作为单个高质量的“逻辑量子位”一起工作。然后，计算机将使用许多逻辑量子位来执行计算。他们通过将许多有缺陷的部件转换成不太可靠的部件来制造完美的机器。
这种计算炼金术也有局限性。如果物理量子位太容易失效，纠错可能会适得其反。也就是说，添加更多的物理量子位会使逻辑量子位变得更糟，而不是更好。但如果错误率低于某个阈值，平衡就会提示：添加的物理量子位越多，每个逻辑量子位的弹性就越大。
这次谷歌团队终于跨过了这个门槛。他们将一组物理量子位转换为单个逻辑量子位，并且当他们向该组中添加更多物理量子位时，逻辑量子位的错误率急剧下降。
考虑一台经典计算机，其中信息表示为一串位（0 或 1）。任何翻转位值的随机故障都会导致错误。为了防止错误，信息可以分布在多个位上，每个 0 重写为 000，每个 1 重写为 111。如果一组中的三个位不具有相同的值，您就会知道发生了错误多数票将修复错误位。但如果三元组中的两位同时出错，多数投票将返回错误的答案。
如果将每组中的位数增加到例如五位，虽然这种更大的代码可以处理更多错误，但也会引入更多可能出错的方式。仅当每个单独位的错误率低于特定阈值（例如每组可以容忍两个错误的五位版本）时，净效应才是有益的。
在量子世界中，情况更加棘手。量子计算中的每一步都是错误的另一个来源，纠错过程本身也是如此。更重要的是，没有办法在不对其进行不可逆干扰的情况下测量量子位的状态。因此，一开始许多研究人员认为量子纠错是不可能的。
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