IBM宣布推出全球首臺(tái)量子計(jì)算一體機(jī)：IBM Q System One

IBM今天宣布推出全球首臺(tái)量子計(jì)算一體機(jī)：IBM Q System One。這臺(tái)機(jī)器主打穩(wěn)定性，核心硬件密封在一個(gè)玻璃柜里，猶如一件藝術(shù)品。雖然高端，但業(yè)界評(píng)價(jià)它仍是一臺(tái)原型機(jī)。

IBM今天宣布推出世界上第一臺(tái)商用的集成量子計(jì)算系統(tǒng)：IBM Q System One。

這臺(tái)20量子比特的系統(tǒng)集成在一個(gè)棱長(zhǎng)為9英尺（約 2.74 米）的立方體玻璃盒中，作為一臺(tái)能獨(dú)立工作的一體機(jī)展出。

當(dāng)然，作為一臺(tái)一體機(jī)，IBM Q System的體積也相當(dāng)大了，但它包含了啟動(dòng)一個(gè)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)所需的所有東西，包括冷卻量子計(jì)算硬件所需的所有設(shè)備。

IBM Q System One 使通用近似超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的使用首次超出了研究實(shí)驗(yàn)室的范圍。

全球首臺(tái)量子計(jì)算一體機(jī)

不過(guò)，國(guó)內(nèi)一名專家評(píng)價(jià)道：

這并不是一般意義上的商用量子計(jì)算機(jī)(能解決一個(gè)電子計(jì)算機(jī)解決不了的問(wèn)題或者解決某個(gè)問(wèn)題有一定的優(yōu)勢(shì))，實(shí)際上這個(gè)小量子計(jì)算機(jī)的算力還遠(yuǎn)不如任何一個(gè)小手機(jī)，只是把早前IBM云服務(wù)上能用的機(jī)器做成了穩(wěn)定的實(shí)體機(jī)銷售，主要還是研究和教育用圖。Dwave也早就有這種意義的商用機(jī)啦，所以大家不要太激動(dòng)。當(dāng)然要做到這樣一個(gè)量子計(jì)算機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的高質(zhì)量工作，是需要很好的工程能力的。

國(guó)內(nèi)似乎還看不到誰(shuí)能短期內(nèi)做出類似水平的機(jī)器，由于出口管制中國(guó)應(yīng)該也購(gòu)買不了這個(gè)機(jī)器。

猶如一件藝術(shù)品

那么 Q System One 有什么特別之處呢？

IBM 表示，它的主要成就是將一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的量子計(jì)算機(jī)在可靠性（和外觀）上與大型量子計(jì)算機(jī)更接近。量子計(jì)算需要極其精細(xì)的環(huán)境。芯片需要保持在冰點(diǎn)溫度，并且受到的電波動(dòng)或物理振動(dòng)干擾要盡可能最小。IBM 表示，Q System One 可以最大限度地減少這些問(wèn)題。

IBM Q System One設(shè)計(jì)圖

“這是 IBM 為市場(chǎng)帶來(lái)的獨(dú)一無(wú)二的東西，沒(méi)有其他人這樣做。我們知道如何做集成系統(tǒng)，”IBM 量子研究副總裁 Bob Sutor 說(shuō)：“量子計(jì)算機(jī)不是能買現(xiàn)成品的電子產(chǎn)品。你需要一個(gè)溫度可控的環(huán)境，需要盡量減少振動(dòng)——減少任何可能破壞量子計(jì)算的干擾?！?/p>

Sutor 說(shuō)，設(shè)計(jì)像 Q System One 這樣的機(jī)器的一個(gè)實(shí)際優(yōu)勢(shì)是它減少了研究停機(jī)時(shí)間。使用像 Q System One 這樣的設(shè)備，在功率激增或技術(shù)人員操作失當(dāng)引起故障后，重置量子計(jì)算機(jī)的速度會(huì)快很多?！斑^(guò)去需要幾天或幾周的時(shí)間，現(xiàn)在只需要幾小時(shí)或幾天，”Sutor 說(shuō)。

IBM Q System One

IBM顯然認(rèn)為Q System是一件藝術(shù)品。實(shí)際上，最終的結(jié)果相當(dāng)驚人。Q System One 被安置在一個(gè) 9 英尺高、9英尺寬的的硼硅玻璃立方體中，中間掛著吊燈一般的量子計(jì)算核心硬件，由一個(gè)閃亮的圓柱形黑色外殼包裹，里面的所有部件都被精妙地隱藏起來(lái)。

它看起來(lái)就像是未來(lái)的計(jì)算機(jī)。

為了設(shè)計(jì) IBM Q System One，IBM 組建了世界一流的工業(yè)設(shè)計(jì)師、架構(gòu)師和制造商團(tuán)隊(duì)。IBM與設(shè)計(jì)工作室Map Project Office、環(huán)球設(shè)計(jì)工作室以及Goppion合作。Goppion是意大利米蘭的高端博物館陳列柜制造商，法國(guó)盧浮宮館藏的名畫《蒙娜麗莎》和英國(guó)倫敦塔保存的王冠珠寶的高端展覽方案也是由 Goppion 提供的。

玻璃門可以打開(kāi)

它的玻璃門可以輕易打開(kāi)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)過(guò)程，同時(shí)最大限度地減少了停機(jī)時(shí)間——使 IBM Q System One 具有了可靠的商業(yè)用途。

鋁和鋼的框架

一系列獨(dú)立的鋁和鋼框架組合在一起，分離了系統(tǒng)的低溫恒溫器、控制電子設(shè)備和外殼，有助于隔離系統(tǒng)組件，以提高性能。

測(cè)試和功能

組裝完成后，該系統(tǒng)在意大利進(jìn)行了為期兩周的首次測(cè)試。測(cè)試過(guò)程就跟NASA測(cè)試火箭一樣，分別測(cè)試了維護(hù)性、可靠性和性能。

在意大利米蘭進(jìn)行測(cè)試

就像經(jīng)典計(jì)算機(jī)將多個(gè)組件組合成一個(gè)優(yōu)化的協(xié)同集成架構(gòu)一樣，IBM 也將相同的方法應(yīng)用于量子計(jì)算機(jī)，創(chuàng)建了第一個(gè)完全集成的通用量子計(jì)算系統(tǒng)。

IBM Q System One 由許多自定義組件組成，這些組件協(xié)同工作，可用于最先進(jìn)的基于云的量子計(jì)算程序，包括：

具有穩(wěn)定性和自動(dòng)校準(zhǔn)能力的量子硬件設(shè)計(jì)，提供可重復(fù)、可預(yù)測(cè)的高質(zhì)量量子比特。

制冷工程，提供連續(xù)冷卻、孤立的量子環(huán)境。

緊湊型高精度電子元件，可嚴(yán)格控制大量量子比特。

量子固件，可管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況并啟用系統(tǒng)升級(jí)，無(wú)需用戶停機(jī)。

經(jīng)典計(jì)算能力，提供安全的云訪問(wèn)和量子算法的混合運(yùn)行。

精妙，但仍是原型機(jī)

雖然IBM將其描述為第一臺(tái)專為科學(xué)和商業(yè)用途設(shè)計(jì)的完全集成的通用量子計(jì)算系統(tǒng)，但一臺(tái)20量子比特的機(jī)器的計(jì)算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠強(qiáng)大。Q System One這樣的量子計(jì)算機(jī)仍然是非常實(shí)驗(yàn)性的設(shè)備。它們?cè)谟杏玫娜蝿?wù)中無(wú)法勝過(guò)經(jīng)典計(jì)算機(jī)（事實(shí)上，當(dāng)涉及到現(xiàn)實(shí)生活里的計(jì)算時(shí)，你的筆記本電腦可能更強(qiáng)大），但它們應(yīng)該是研究工具。

“它更像是一塊墊腳石，而不是一臺(tái)實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)，”英國(guó)蘇塞克斯大學(xué)(University of Sussex)量子技術(shù)教授Winfried Hensinger表示：“不要認(rèn)為這是一臺(tái)完全的量子計(jì)算機(jī)，能夠解決量子計(jì)算機(jī)已知能夠解決的所有問(wèn)題。你可以把它想象成一臺(tái)原型機(jī)，它允許你測(cè)試和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)一些在未來(lái)可能有用的程序?！?/p>

IBM強(qiáng)調(diào)這是第一次嘗試，并且這些系統(tǒng)“有朝一日能用于解決當(dāng)前被認(rèn)為過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題，而經(jīng)典系統(tǒng)無(wú)法處理這些問(wèn)題”。目前看來(lái)，這些系統(tǒng)還遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到這個(gè)目的，但該公司也指出，這些系統(tǒng)是可升級(jí)的(并且易于維護(hù))。

“IBM Q System One是量子計(jì)算商業(yè)化的重要一步，”IBM 混合云高級(jí)副總裁、研究院院長(zhǎng)Arvind Krishna說(shuō)：“隨著我們致力于為商業(yè)和科學(xué)開(kāi)發(fā)實(shí)用的量子應(yīng)用，這個(gè)新系統(tǒng)對(duì)于將量子計(jì)算擴(kuò)展到研究實(shí)驗(yàn)室之外至關(guān)重要?！?/p>

不過(guò)，如果你想給自己買一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，就必須與IBM合作。與 IBM 的其他量子計(jì)算機(jī)一樣，它只能通過(guò)云訪問(wèn)，公司和研究機(jī)構(gòu)可以在 IBM Q Network上購(gòu)買使用時(shí)間。