美国宇航局和谷歌实现的量子至上

美国宇航局Ames的Pleiades超级计算机是众多超级计算机之一，用于找到量子至上的极限。

谷歌与美国宇航局和橡树岭国家实验室合作，已经证明了在几千年之间计算的能力，这将是数千年的最大和最先进的超级计算机，从而实现了一种称为量子至上的里程碑。

“量子计算仍处于起步阶段，但这种转型性成就火箭向我们前进，”美国宇航局的硅谷的Ames研究中心中心总监Eugene Tu说。“我们的任务在月亮，火星和超越这一切都被这样的创新推动。”

量子计算是如何利用量子力学的独特特性的研究，以解决某些类型的问题远远快于传统计算机。潜在地，美国宇航局可以有一天可以使用这些技术来支持空间任务，具有量子优化使得任务时间表更有效和量子模拟支持现代航天器的光和鲁棒材料的设计 - 只是为了命名一些应用。这个里程碑是对未来的第一步。

“实现量子至上意味着我们已经能够更快地做一件事，而不是一切都更快，”本文在本文中发表的本文中的作者，举行了大量，众多人工智能实验室领先。“即使这是一件事并不是非常有用，所以它已经完成了突破性。”

本文介绍了谷歌的Sycamore量子处理器运行的实验，以证明量子至上。Quantum计算机上的计算称为“量子电路”。这些计算机科学抽象类似程序，指定一系列运行量子处理器的操作。

测试本身涉及在量子处理器以及传统超级计算机上运行随机量子电路。随着量子处理器的情况下，随机量子电路的结果是困难的，并且理论表明，即使在最大的可想象的超级计算机上，任务也可能是不可能的任务。您需要更多的数据单位，而不是宇宙中的原子。这就像你可以达到一个不可能的任务 - 使其成为Quantum Suplemacy的完美考验。

Electra，NASA的功能强大的模块化超级计算机也与Google合作。它是一款PetaScale超级计算机，每年节省大量的水和电量。

量子处理器和超级计算机都被给予越来越复杂和随机电路，以计算直到超级计算机无法处理它们。为了找到该限制，AMES的研究人员使用NASA的超级计算设施来模拟这些随机量子电路计算的先进技术。在某种程度上，即使通过所有技巧的Quants的量子计算和超级计算专家抛出它，这种模拟的“计算机内的计算机”就无法处理所提供的随机电路 - 并成为谷歌的量子的条形图电脑打败。

谷歌的Quantum Computer能够采用这些随机电路并获得结果，达到该基准。但有人知道这个输出是否正确，如果Quantum至上真的已经实现了？不可能使用传统的超级计算机来检查数学 - 这个里程碑的整个点是量子处理器已经完成了一些其他机器可以做的事情。

为了确保这一里程碑确实得到了满足，美国宇航局和谷歌转向田纳西州奥克里奇的橡树岭国家实验室，是世界上最强大的超级计算机。在那里，他们测试了Quantum计算机的结果是否与峰会匹配的一切达到量子至上的极限 - 并发现他们确实如此。

“自2013年以来，我们与谷歌的合作效果进一步揭开了Quantum World的计算可能性，”AMES探索技术董事会主任Rupak Biswas表示，探讨和本文共同作者。“今天的Quantum Suprimacy的成就是一个令人兴奋的里程碑，一个Ames非常自豪地支持。”

不包含量子世界

“量子”是与其他东西交互所需的任何物理物质的最小量，通常指的是最小的能量或物质。Quantum World是对我们无形的自然的奇怪而美丽的部分。即使您可以将蚂蚁的大小缩小到超子尺寸的蚂蚁的大小，即使在量子尺度上观察某些东西的行为也会改变它的行为方式。尽管有多么难以观察，但量子力学如何运作的数学是很好的理解和一致的，即使我们不明白为什么。

由于该一致性，计算机科学家，物理学家和工程师可以创建旨在利用这些独特属性的计算机。称为量子叠加的东西允许单个量子位 - 量子计算机中的数据单位 - 同时存在各种量。量子纠缠是另一种可分离连接两个颗粒的性质，无论距离如何，提供在古典技工世界中无法找到的相关性。好像两种颗粒在同步性中跳舞，无论它们是在臀部还是灯光次数。量子计算机可以使用这些相关性来存储，传输和计算传统计算机不可能的方式。

达到量子至上，开辟了对董事会迅速进行的实验和开发量子加工技术的能力 - 主要是因为在谷歌的硬件中可能对量子操作的普通操作等级来说是前所未有的控制。

Quantum Supremacy的实现意味着科学家现在存在的加工能力和控制机制能够充满信心地运行代码，看看超出了超级计算机上可以完成的限制的情况。现在可以通过以前从未成功的方式进行量子计算的实验。

“在1996年进入了这个领域时，我不确定我到达这一点时我还活着，”Rieffel说。“现在，我们可以使用我们之前无法运行的量子算法玩。在量子计算中有所有这些未知数，它只是令人难以置信的令人兴奋，进入我们可以探索那些未知数的时代，看看我们发现了什么。“

阅读峰会超级计算机在这个故事上获得了Quantum Suprimacy Mile节的读数。

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参考：“Quantum Supremacy使用可编程超导处理器”由Frank arute，Kunal Arya，Ryan Babbush，Dave Babbush，Joseph C. Bardin，Rami Barends，Rupak Biswas，塞尔吉奥Boics，Fernando GSL Brandao，David A. Buell，Brian Burkett，Yu Chen ，Zijun Chen，Ben Chenro，Roberto Collins，William Courtney，Andrew Dunsworth，Edward Farhi，Brooks Foxen，Austin Fowler，Craig Gidney，Marissa Giustina，Rob Graff，Keith Guerin，Steve Habegger，Matthew P. Harrigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan，Michael J. Hartigan， Alan Ho，Markus Hoffmann，Trent Huang，Travis S. Humble，Sergei V. Isakov，Evan Jeffrey，张江，Dvir Kafri，Kostyantyn Kechedzhi，Julian Kelly，Paul V.Klimov，Sergey Knysh，Alexander Korotkov，Fedor Kostritsa，David Landhuis ，Mike Lindmark，Erik Lucero，Dmitry Lyakh，SalvatoreMandrà，Jarrod R. McClean，Matthew Mcewen，Anthony Megrant，Xiao Mi，Kristel Michielsen，Masoud Mohseni，Josh Mutus，Naaman，Matthew Neeley，Charles Neill，Murphy Yuezhen Niu，Eric Ostby，Andre Petukhov，John C. Platt，Chris Qu Intana，Eleanor G. Rieffel，Pedram Roushan，Nicholas C. Rubin，Daniel Sank，Kevin J. Satzinger，Vadim Smilyanskiy，Kevin J. Sung，Matthew D. Trevithick，Amit Vainser，Benjamin Villalonga，Theodore Whine，Z. Jamie Yao， Ping Yeh，Adam Zalcman，Hartmut Neven和John M. Martinis，2019年10月23日，Nature.Doi：
10.1038 / s41586-019-1666-5

NASA的Quantum人工智能实验室被称为鹌鹑，通过AMES通过空军研究实验室信息局和美国宇航局高级勘探系统部门得到支持。美国宇航局高级超级计算司是Amesand探索技术董事会的一部分，经营NASA的高端计算能力项目，由该机构的高端计算计划维护，由美国宇航局的科学任务局管理。