IBM Nighthawk r2 称 19 秒实现量子优势

ScienceAlert 9 月 29 日报道，这篇论文把一块 120 量子比特的超导芯片放到商业可用的云平台上，测量它在随机线路采样任务上能多快地跑赢经典硬件。

这一说法之所以重要，是因为它没有附带常见的那些前提，比如专门校准或特殊权限。团队由 BlueQubit 的理论凝聚态物理学家 Tigran Sedrakyan 带领，从 Nighthawk r2 中选出 61 个量子比特，用平台的标准云端流程运行复杂度递增的随机线路，最多到 40 个周期。整个过程没有做特别调参。他们在 36 个周期处找到最佳点，其中包含 918 个双量子比特门。在这一设置下，处理器用 19 秒生成了一百万个样本。论文作者写道，据他们所知，这是在商业且广泛可用的量子处理器上，首次针对标准随机线路采样展示量子优势，普通用户也能轻松复现。

110 年是估算，不是定论

没有人真的把同样的任务放到超级计算机上跑。事情不是这么做的。这项任务本就设计成经典硬件几乎无法完成，而全球最快的机器又排满了档期，所以研究人员改用张量网络收缩，这是一种估算模拟量子线路所需计算量的方法。

用这种方法，他们算出重现那一百万个样本大约需要 1.2 x 10^27 次计算操作。Frontier 是第一台百亿亿次超级计算机，直到 2024 年都是最快的机器，峰值超过每秒一百亿亿次运算。按对其持续性能的保守估计，研究人员换算出的等效时间约为 110 年。

“据我们所知，”由 BlueQubit 的理论凝聚态物理学家 Tigran Sedrakyan 带领的研究人员在论文中写道，“这是在商业且广泛可用的量子处理器上，首次针对标准随机线路采样展示量子优势，大多数非专业的量子计算用户都能轻松复现。”

ScienceAlert 对这个数字很谨慎，读者也该如此。110 年不是经典计算机的物理速度上限。它只是一个与某种复现实验的方法绑定的估算。经典计算研究者一向擅长找捷径，更高效的算法可能大幅压缩所需的工作量。Sedrakyan 和同事在论文中承认了这种可能。他们的说法范围更窄：这一特定任务，在这套特定硬件上，用已知技术已超出经典机器的实际能力。

放到背景里看，这场竞赛本身并不新鲜。加州大学伯克利分校的研究人员在 2018 年为随机线路采样打下了理论基础。谷歌 53 量子比特的 Sycamore 处理器在 2019 年提出过类似主张，随后几年经典计算研究者一直在一点点削弱它。变的是交付方式：这次是商业云服务，而不是实验室里定制的装置。

同一周，一个持续 25 年的测量空白被补上

就在 ScienceAlert 发稿同一天，京都大学公布了另一项成果，它与速度纪录无关，与测量有关。据 ScienceDaily 9 月 29 日报道，京都大学和广岛大学的研究人员开发并实验演示了一种纠缠测量方法，可以识别 W 态，这是一种多光子纠缠形式，几十年来一直无法用这种方式处理。

纠缠测量是量子层析的一次性替代方案。量子层析要从大量测量中重建一个态，每增加一个光子，所需数据量就指数增长。科学家此前已经对 GHZ 态做到了这一点，那是另一种知名的多光子纠缠形式。W 态则一直没有可比的方法，既没人提出，也没人演示。

“在 GHZ 态纠缠测量的最初提案过去 25 年多之后，我们终于也获得了 W 态的纠缠测量，并对 3 光子 W 态做了真正的实验演示，”通讯作者竹内繁树说。

团队把方法建立在循环移位对称性上，这是 W 态的一个数学性质，并设计了一个执行量子傅里叶变换的光量子线路。随后他们用高稳定性光量子线路做出器件，可以长时间运行而不需要主动控制，并用三个光子做了测试。方法原则上可以扩展到任意光子数的 W 态，不过演示只覆盖了三个。

两件事指向不同方向。一个是头条数字，而产出它的技术本身正受到质疑。另一个是安静的能力提升，让未来的多光子系统更容易被表征。两者相隔只有几个小时。

9 月 29 日还有哪些动静

同一天还有两条值得注意的消息，各自指向不同的瓶颈。

• Cloudflare 表示它与 IETF 合作，开发出针对 IPsec 降级攻击的缓解措施，并在 Cloudflare WAN 和 Magic Transit 中推出测试支持。公司写道，这种攻击需要在协议握手期间实时完成一次量子计算，目前尚不清楚它何时或是否可行，并已把后量子迁移的最后期限提前到 2029 年。
• Efficient Computer 宣布由 TQ Ventures 领投的 9700万 美元 B 轮融资，累计融资额达到 17300万 美元，估值 65000万 美元。CEO Brandon Lucia 写道，公司技术相比传统 CPU 架构带来 10 到 100 倍的能效提升，Electron E1 正面向嵌入式物理 AI 系统量产上市。

能源和密码迁移是每一个量子头条下面那些不起眼的约束。Cloudflare 的文章指出，针对公钥密码的量子攻击所需资源估算已大幅下降，这也是它把期限提前而不是推后的原因。

还有一条供给侧的消息。China-in-Space 9 月 29 日报道，星图（STAR.VISION Aerospace）在 9 月 25 日的全球数字贸易博览会上发布了天基计算星座，计划到 2035 年部署约 1080 艘航天器，并与两家中国银行签署了总额 100亿 元人民币（按 9 月 28 日汇率约合 149000万 美元）的战略授信协议。轨道、星间链路和散热器尺寸等细节没有公布。

这些都不能判定 IBM 的 19 秒是否站得住。它会被检验，就像 Sycamore 的主张被检验那样，由那些专门找捷径的人来做。论文在 arXiv 上，平台在云上，至少这意味着复现的争论可以在公开场合进行。