IBM已經(jīng)成功構(gòu)建50量子比特的量子計(jì)算處理器的樣機(jī)并在IBM Q系統(tǒng)中使用

IBM發(fā)布消息稱已經(jīng)構(gòu)建成功50量子比特的量子計(jì)算處理器的樣機(jī)，將使用在下一代的IBM Q系統(tǒng)中，提供給客戶。

BM的量子計(jì)算和人工智能研究部門的負(fù)責(zé)人Dario Gil在接受紐約時(shí)報(bào)采訪時(shí)稱，此前全世界還沒有一家公司可以在這樣的尺度上構(gòu)建一個(gè)量子計(jì)算機(jī)，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)能夠達(dá)到驚人的計(jì)算能力。

IBM公司日前宣布其量子處理器取得了兩項(xiàng)重大的進(jìn)展，包括首款上線的IBM Q系統(tǒng)將配備20量子比特處理器，同時(shí)在超導(dǎo)量子比特設(shè)計(jì)、連接性和應(yīng)用開發(fā)包方面都將有所改善。該系統(tǒng)的一致性時(shí)間（Coherence times，即可用于執(zhí)行量子計(jì)算的時(shí)間量）平均可達(dá)90微秒，居業(yè)界首位，而且允許高保真的量子運(yùn)算。

同時(shí)，IBM還成功構(gòu)建并測量了具有類似性能指標(biāo)的50量子比特原型處理器。這款新的處理器擴(kuò)展了20量子比特架構(gòu)，將會(huì)在下一代IBM Q系統(tǒng)中使用。

到2017年年底，客戶就可以在線體驗(yàn)首款I(lǐng)BM Q系統(tǒng)的計(jì)算能力，IBM還計(jì)劃在2018年推出一系列技術(shù)升級，向客戶提供高級的可擴(kuò)展通用量子計(jì)算系統(tǒng)，供他們探索實(shí)際應(yīng)用。

2016年5月，IBM發(fā)布了可供人們在線訪問的量子計(jì)算機(jī)。此后，歷經(jīng)三代科學(xué)家的不懈努力，IBM在量子計(jì)算硬件領(lǐng)域終于獲得了此次的最新進(jìn)展。

在18個(gè)月的時(shí)間里，IBM已經(jīng)通過IBM Q體驗(yàn)網(wǎng)站上線了5量子比特和16量子比特的系統(tǒng)，以供公眾訪問，同時(shí)還開發(fā)出了全球最高級的量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)。

在接下來的一年里，IBM Q系統(tǒng)的科學(xué)家將會(huì)繼續(xù)從多個(gè)方面改善量子設(shè)備，包括量子比特的質(zhì)量、電路連接性、運(yùn)算錯(cuò)誤率等等，進(jìn)而提升量子算法的運(yùn)行深度。

舉例來說，IBM的團(tuán)隊(duì)曾在6個(gè)月內(nèi)使20量子比特處理器的一致性時(shí)間翻了一番，最終在IBM Q體驗(yàn)網(wǎng)站上向公眾推出了5量子比特和16量子比特的系統(tǒng)。

除了構(gòu)建工作系統(tǒng)之外，IBM還致力于發(fā)展其強(qiáng)大的量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)，包括開源軟件工具、近期系統(tǒng)所需的應(yīng)用，以及量子社區(qū)所需的培訓(xùn)與支持材料等。

通過IBM Q體驗(yàn)網(wǎng)站，超過60000名用戶進(jìn)行了超過170萬次量子實(shí)驗(yàn)，并發(fā)表了超過35篇第三方研究出版物。

注冊用戶來自全球各地的1500多所大學(xué)、300所高中及300家私營機(jī)構(gòu)，而且許多用戶已經(jīng)將訪問IBM Q體驗(yàn)網(wǎng)站作為他們的正式培訓(xùn)環(huán)節(jié)之一。

這種開放性訪問與開放性研究的方式，對于加速量子計(jì)算學(xué)習(xí)與實(shí)施而言非常關(guān)鍵。

普林斯頓大學(xué)電氣工程教授Andrew Houck表示：“IBM Q體驗(yàn)網(wǎng)站和QISKit已成為我的量子計(jì)算課堂教學(xué)的一部分，對我而言，它們非常重要。就在幾年前，量子計(jì)算課程主要教授理論，學(xué)生們也很感興趣，但總感覺所描述的內(nèi)容離我們很遙遠(yuǎn)?！?/p>

“借助IBM提供的豐富資源，我可以讓我的學(xué)生在課后練習(xí)中，在真實(shí)的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行實(shí)際的量子算法！這種方式讓他們明白，量子計(jì)算是一種真實(shí)的技術(shù)，而不是空想。曾經(jīng)看似遙不可及的事情，現(xiàn)在，學(xué)生們在大學(xué)宿舍里就可以體驗(yàn)到。量子計(jì)算課程的注冊目前非常火爆，各個(gè)學(xué)科的優(yōu)秀學(xué)生都對這門課程很感興趣。”

20世紀(jì)最重要的一些技術(shù)進(jìn)步都是由數(shù)十年來的基礎(chǔ)科學(xué)探索促成的，而這些探索一開始的目的只是想要拓展人類的知識。

當(dāng)愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論之時(shí)，他完全想不到這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將會(huì)成為現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)的重要組成部分。量子科學(xué)的故事同樣如此。

量子計(jì)算的愿景是：解決遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用范疇的特定問題，比如化學(xué)模擬、優(yōu)化類型等問題。

在《自然》雜志近期發(fā)表的一篇論文中，IBM Q系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了一種基于量子硬件的新的化學(xué)問題解決方法，通過這種方法，將有望在未來改變新藥物與新材料的發(fā)現(xiàn)方式。

在QISKit教程中，我們提供了一個(gè)Jupyter筆記本，用戶可通過該筆記本中的描述，重復(fù)實(shí)現(xiàn)該論文中所描述的量子化學(xué)突破的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

此外，我們還提供了其他一些類似的教程，其中詳細(xì)介紹了如何在IBM的量子硬件上解決MaxCut和Traveling Salesman等優(yōu)化問題。

這些突破性的進(jìn)展表明有望通過近期的量子設(shè)備解決有趣的問題，也有望發(fā)掘出量子計(jì)算機(jī)相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢所在。

在通過小規(guī)模通用量子計(jì)算系統(tǒng)解決問題方面，IBM已經(jīng)邁出了一大步，希望使量子計(jì)算系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的未來得到實(shí)際運(yùn)用。

盡管目前尚處于初步階段，科學(xué)家希望能夠開發(fā)量子計(jì)算真正的潛力。

量子計(jì)算將在未來數(shù)年內(nèi)在化學(xué)，優(yōu)選法，以及機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域打開嶄新的大門，也許還將重新定義計(jì)算。