打破“量子霸权”的超算应用是怎样炼成的?( 二 )


谷歌量子计算机“悬铃木”问世的时候 , 宣称它随机量子线路的采样速度 , 比当时最快超级计算机(美国“顶点”超算)快10亿倍 , 实现同等规模的采样所用时间 , 是200秒对“一万年” 。
这个数字很吓人 , 以至于谷歌当初提出“量子霸权”的时候 , 很多人过来问我 , 说超算还是不是超级计算机?是超级慢吗?
《中国科学报》:所以研究团队有必要去对标它 。
付昊桓:我们为什么选择这个题目来做?首先我们觉得量子计算机是一种非常有潜力的计算范式 , 但它也需要传统计算机的模拟支撑 。
比如谷歌“悬铃木”的采样 , 它在量子尺度的操控在多个量子位叠加之后 , 有很大误差 , 保真度只有0.2%左右 。
用超算模拟出来一个采样结果 , 可以为量子计算机的结果提供一个对比标准 。事实上 , 它也确实需要这样一个比照 。
其实选这样一个题 , 也是极富挑战的——毕竟要在“别人划定的战场去对垒” , 不过我们觉得做出来的话 , 对超算的算法和应用也有促进作用 。
事实也正是如此 , 我们在题目中用到的张量网络收缩技术可以用于其他很多领域 。另外 , 我们也顺带手地证明了 , 超算还是很快的 。
论文题目曾修改八次 , 作者英文名有“谐音梗”
《中国科学报》:用超算挑战量子计算机 。你们是不是也倍感压力?
付昊桓:其实对于我们的应用能不能实现 , 从开始的时候心里是没底的 。你可能想象不到 , 我们当时投稿的那篇论文 , 光题目就修改了八次 。
最终论文题目的表述是“Closing the ‘Quantum Supermacy’ Gap”(可译为:“弥合‘量子霸权’鸿沟”) 。
但起初我们不是这个题目 , 最开始是“Measuring the ‘Quantum Supermacy’ Gap”(可译为:“丈量‘量子霸权’鸿沟”) , 后来改成了“What is exactly…” , 还改成过“Minimizing the ‘Quantum Supermacy’ Gap” (可译为:“缩小‘量子霸权’鸿沟”) 。
后来我们一步步做起来 , 才确定了最后的题目 。现在想想 , 这个过程还是挺有意思的 。
《中国科学报》:在这个过程中 , 还有哪些让你难忘的趣事?
付昊桓:有很多 。比如我们当时论文发表时 , 特地保留了前三位作者的英文名 , 分别是Alexander、Lucy、Nancy , 他们分别是我们的首席软件架构师刘勇博士、团队负责人刘鑫博士和同样来自无锡超算的团队成员李芳博士 。
这三位的英文名翻译成中文的谐音分别是“亚历山大”(谐音“压力山大”)、“露西”(谐音“路兮” , 取自“路漫漫其修远兮”)、“南希”(谐音“难兮?”) 。
保留这3个有“谐音梗”的英文名 , 我们觉得这是对团队在这个过程中不断探索的一个生动反映 。其实我们这个交叉团队也正是在这种探索中逐渐形成和展开合作的 。
我在刚刚加入团队的时候 , 还去清华大学的图书馆借了好几本讲量子计算的教材 , 在网上找了一些教程 , 学习了很多新东西 。我们最终的设计 , 也借鉴了后阿里达摩院的量子计算团队、中科院理论物理所的张潘老师团队等很多同领域的工作 。
量子计算不会冲击超算 , 二者有合作潜能
《中国科学报》:量子计算机的发展会冲击超级计算机的发展吗?
付昊桓:量子计算机的发展谈不上、也不会冲击超算的发展 , 两者的发展是并行不悖的 。
如前述所言 , 我们的超算应用证明了确实有能力做量子计算所擅长的问题的模拟 , 也正表明了超算的算法模拟能够为量子计算的发展提供一定的辅助和促进 。
这也正是我们的初衷 , 否则量子计算的专家(参与团队中有上海量子科学研究中心)也不会参与到我们这个项目中来 。