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全球首台商用量子计算机发布:体积如大象,算力不及笔记本

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发表时间:2019-01-11 12:56

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1月8日,在“赌城”拉斯维加斯,IBM把一件压箱底的东西搬了出来。不过,这一幕不是发生在牌桌上,而是2019年的CES上。IBM宣布推出IBM Q System One,号称世界首个专为科学和商业用途设计的集成通用近似量子计算系统。搭乘这一系统的量子计算机是IBM Q,是目前全球唯一的独立商用量子计算机。




体积大如象


IBM Q像是苹果公司推出的Mac Pro“垃圾桶”,高2.74米,宽2.74米,有一个15厘米厚的硼硅酸盐玻璃外壳,可以通过电机驱动把它打开,方便进行维护。


别看量子计算机体积极大,内部大部分空间是被冷却装置所占据。




因为量子计算机的核心必须在极低的温度下运行,到底有多低呢?与绝对零度相差还不到一度,比液氦的温度还要冷,光是制冷就需要花几天时间。




这和PC玩家用液氮冷却CPU完全不同,冷却量子计算机“CPU”并不是因为其发热量大,而是因为只有温度足够低,内部超导体组件能正常工作。


量子计算机用“量子比特(qubits)”来存储数,传统计算机使用的是经典比特。传统的二进制存储数据只能是0或者1中的某一个状态,而1个量子位可以同时存储0和1,通过量子力学实现叠加。


但量子比特这种叠加特性不会持久存在,即使是现在最先进的超导量子计算机,也只能维持万分之一秒。温度低一点,这种状态就能持久一点。


量子计算机商用的瓶颈主要也是在这里。


所以,The Verge毫不留情地指出:像Q System One这样的量子计算系统仍然是实验性的。在涉及到现实生活的计算时,你的笔记本电脑可能更强大。


Tech Crunch评论称,对于大多数商业应用来说,一台20-Bit的机器还远远不够。更有甚者表示,IBM只是在自己的实验设备外面加了一个华丽的外壳而已。




暂不包邮出售


遗憾的是,IBM Q量子计算机并不能包邮送到你手中。想使用IBM商用的量子计算系统,只能通过云端访问。


从2016年5月开始,IBM就向公众免费开放IBM Q量子计算机的云访问权限,但当时只有5个量子比特的运算能力。




IBM表示,目前IBM Q拥有超过10万名用户,而且开源的量子计算开发套件Qiskit下载超过14万次。


此外,IBM推出了Q Network,旨在通过与学术机构、大型企业等合作来推进量子计算研究。




最近加入的一些合作伙伴有:阿贡国家实验室、CERN、埃克森美孚、费米实验室和劳伦斯伯克利国家实验室等等。


而且,量子计算机也不是一般公司与机构能造得起的。


虽然IBM并未透露具体价格。但2016年,其竞争对手D-wave为谷歌提供了一台9量子比特的量子计算机,售价为1500万美元。


谁也不愿落后的量子竞赛


量子计算,被普遍认为是计算领域的下一个大事件。


对于传统计算机来说非常耗时的一些问题,量子计算机能够以少得多的步骤找到解决方案。


比如,使用一种名为Grover的量子搜索算法,只需1万次运算,就可以在一本有1亿个名字的电话簿中找到你。但经典的搜索算法平均需要5000万次运算,才能完成这个任务。


再比如化学及制药领域,业内人士估计,量子技术能将使药物发现率提高5%-10%,效率提高15%-20%。


在破解最复杂的密码安全系统、设计新材料、模拟气候变化、以及实现超级人工智能等方面,量子计算都扮演着重要的角色。




用武之地如此众多,以至于任何一个有实力的政府,都不愿意落后。美国、中国、欧盟、英国、荷兰、日本、加拿大、澳大利亚等都纷纷投入大量资源进行研究。


相比之下,各大公司之间的竞争,更加激烈,也更加显眼。


从2018年就可见一斑。


2018年的CES大会上,英特尔宣布成功设计、制造和交付49量子比特(量子位)的超导测试芯片Tangle Lake。


3月,谷歌公布72比特的量子芯片Bristlecone,并表示已经开始了72位量子计算机的测试。百度宣布成立量子计算研究所,计划在五年内组建世界一流的量子计算研究所,逐步将量子计算融入到业务中。




5月,微软在Build大会上宣布,要在五年内造出第一台拥有100个拓扑量子比特的量子计算机,并且将其整合到微软云Azure当中。


10月,阿里巴巴达摩院在云栖大会宣布着手超导量子芯片和量子计算系统的研发。华为在全联接大会期间正式发布量子计算模拟器HiQ云服务平台。


国内的实际进展方面,2017年5月, 中国科学技术大学潘建伟教授团队研发出了世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机。


2018年12月,中国科学技术大学郭光灿院士团队宣布,成功研制出一套精简、高效的量子计算机控制系统。


如果你要问量子计算的种种“梦幻般”应用要何时才能落地,就算是从事量子计算研究的人也很难说出个所以然来。


量子计算时代何时真正开始,第一批杀手级应用是什么,还存在着类似叠加的不确定性。唯一确定的是,还需要大量的时间。


不过,能够为各大公司创造利润的量子时代已经开始了,IBM Q System One就是一个例子。



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