量子計算正在迎來飛速發(fā)展的時代

毫無疑問，量子計算是屬于未來的技術(shù)，按照中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心的成員張文卓的話說：「如果一臺量子計算機的單次運算速度達到目前民用電腦 CPU 的級別， 那么一臺 64 位量子計算機的速度將是目前世界上最快的『天河二號』超級計算機的 545 萬億倍！」

在業(yè)界來看，微軟、IBM 和 Google 是其中主要的下注者，微軟全球執(zhí)行副總裁沈向洋就表示量子計算將在 15 年內(nèi)完全實現(xiàn)產(chǎn)品化。而 Google 也是其中不可忽視的一股力量，2013 年，Google 宣布和美國國家航天局（NASA）聯(lián)合成立量子人工智能實驗室專門研究量子計算機。科研實力強大的 IBM 也早就在這個領(lǐng)域布局很久了，去年，IBM 甚至宣布將公司的量子計算機接入云端服務(wù)向大眾公開，用戶登錄后將能夠使用一臺 5 量子比特（qubits，量子位）的量子計算機以進行算法或?qū)嶒災(zāi)M。

一切都顯示，量子計算正在迎來自己飛速發(fā)展的時代。

而昨天，這個領(lǐng)域又有大新聞爆出，IBM 宣布他們將在今年年內(nèi)推出全球首個商業(yè)「通用」量子計算服務(wù)，并將之命名為 IBM Q。IBM Q 是 50 量子比特的量子計算機，能夠為用戶提供付費式量子咨詢和服務(wù)。而它將通過 IBM 的云平臺對外服務(wù)。

同時，他們昨天還宣布了兩個消息：

為 IBM Quantum Experience 發(fā)布了新的 API 接口，使開發(fā)人員和程序員能夠在云上使用其現(xiàn)有的五個量子位量子計算機，不用具備量子物理學(xué)的知識背景也能使用無憂。

在 IBM Quantum Experience 上發(fā)布升級的模擬器，可以對高達 20 個量子比特的電路進行建模。在 2017 年上半年，IBM 計劃在 IBM Quantum Experience 上發(fā)布一個完整的 SDK（軟件開發(fā)工具包），以便用戶構(gòu)建簡單的量子應(yīng)用程序和軟件程序。

Quantum Experience 是 IBM 去年上線的量子運算云平臺，它能使任何人都可以通過 IBM Cloud 連接到 IBM 的量子處理器上，從而可以進行算法運算和相關(guān)的實驗。IBM 表示，Quantum Experience 推出至今在 100 多個國家實施，超過 4 萬用戶在上面執(zhí)行 27.5 萬項實驗。合作的學(xué)術(shù)研究單位包括麻省理工學(xué)院、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等。

目前，IBM 最大的量子計算機有 5 個量子比特。不過他們希望通過繼續(xù)加大投入能夠開發(fā)出 50 個量子比特的量子計算機?！冈诮酉聛淼膸啄昀铮覀儗阉旁谠粕仙虡I(yè)化讓人們使用」，IBM 量子計算部門副總裁兼首席技術(shù)官 Scott Crowder 說道。他同時表示 IBM 在未來幾年的目標是著眼于讓量子計算機開始能逐漸處理傳統(tǒng)計算機沒辦法解決的那些問題。

MIT 電子工程和計算機科學(xué)教授、物理學(xué)教授 Isaac Chuang 也表示：「要使量子計算有意義，我們需要操作量子計算機的實際經(jīng)驗。在 2016 年秋季學(xué)期的 MITx 量子信息科學(xué)的課程上，我們把 IBM Quantum Experience 作為在線課程的一部分面對全世界的 1800 人授課。現(xiàn)在他們可以在 IBM 的量子處理器上做實驗，測試他們學(xué)過的量子計算原理和理論?！?/p>

距離真正發(fā)揮作用還有很長的路要走

量子計算的潛力顯而易見，這背后也包括了摩爾定律經(jīng)過幾十年的發(fā)展?jié)u漸失效，人們也需要新的技術(shù)來代替已有的計算能力。在已經(jīng)簡單為大家介紹過它的理論能力。

簡單來說，量子計算機是就用量子比特作為運算單元的一種計算機，它具有天然的并行計算能力。一個經(jīng)典比特只存在 0 或 1 兩種狀態(tài)，而一個量子比特不僅可以處于 0，1 兩種狀態(tài)，還可以處于 0 和 1 的疊加態(tài)。理論上，250 個量子比特的存儲器就能夠同時存儲比宇宙中的原子數(shù)目還要多的數(shù)據(jù)，這就是量子計算機擁有巨大并行運算能力的原因。

目前，作為已經(jīng)在這個領(lǐng)域耕耘了 35 年的 IBM，他們正在努力說服更多的開發(fā)者開始嘗試這種新技術(shù)，以便他們有一天可以利用這項技術(shù)在化學(xué)、醫(yī)學(xué)、物流、金融和其他科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域取得突破。

根據(jù)外媒 的說法，IBM 的發(fā)言人表示他們目前在研究的一個領(lǐng)域是化學(xué)，他們在試圖模擬分子的運動變化，因為「即使是像咖啡因這樣的簡單分子，分子中的量子態(tài)數(shù)量也可能非常大」，這位發(fā)言人表示。

不過，雖然大家都認為量子計算是一股不可阻擋的趨勢，乃至于微軟全球執(zhí)行副總裁沈向洋向極客公園表示「10 年之內(nèi)一定會出現(xiàn)真正有用的量子計算機」。但現(xiàn)實的情況恐怕更加復(fù)雜。

哈佛大學(xué)教授加來道雄就表示：「雖然有關(guān)項目對量子計算機的出現(xiàn)是很樂觀的，但是，那還是幾十個原子凝聚的量子計算機項目。在今后五年到十年內(nèi)，科學(xué)家用幾十個原子凝聚制作量子計算機會有很大的突破，新的和更困難的問題會得到解決。然而，按照預(yù)期使用幾百個、幾千個或幾百萬個原子聚集制作量子計算機，還需要幾十年的努力。」

但無論如何，作為屬于未來技術(shù)，量子計算已經(jīng)繼人工智能系統(tǒng)「Watson」之后成為了 IBM 又一個核心戰(zhàn)略，在這個只有巨頭參與的競技場中，我們恐怕還得等若干年才能真正見到最后的贏家。