IBM再放大招！量子計(jì)算今年實(shí)現(xiàn)商業(yè)通用！
作者 | Davide Castelvecchi
編譯團(tuán)隊(duì) | 任杰，姜范波
只要努力，就會實(shí)現(xiàn)。IBM公司在3月6日宣布，計(jì)劃在年內(nèi)推出世界上第一份商業(yè)“通用”量子計(jì)算服務(wù)。這個系統(tǒng)叫做IBM Q，它將通過互聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)訪問。
IBM Q不會超越傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，至少目前還沒有。 但公司表示，該系統(tǒng)將是發(fā)展未來“量子機(jī)”市場的關(guān)鍵，它可以處理傳統(tǒng)電腦無法處理的復(fù)雜計(jì)算。 云服務(wù)是最近比較熱門的“建立有用的量子計(jì)算機(jī)”這場戰(zhàn)役的戰(zhàn)利品。
該項(xiàng)目建立在IBM圍繞現(xiàn)有云計(jì)算服務(wù)開發(fā)的專有技術(shù)Quantum Experience的基礎(chǔ)上，任何人都可以免費(fèi)訪問它。 該系統(tǒng)在2016年5月上線，最近對用戶界面進(jìn)行了升級。 “上線十個月，目前已經(jīng)教會了我們很多東西。”紐約Yorktown Heights的IBM研究中心領(lǐng)導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家Jerry Chow說。 它為世界各地的研究人員提供了一種方法練習(xí)建立量子算法，而無需訪問自己的量子計(jì)算機(jī)。 IBM的總體戰(zhàn)略是圍繞其技術(shù)構(gòu)建“社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)”，Chow說。
IBM對IBM Q上線的具體時間守口如瓶，只宣稱會盡快上線。也沒有公開系統(tǒng)到底有多強(qiáng)大，或者訪問成本是多少。 該公司聲稱已經(jīng)排好了第一批客戶，但是不會對他們區(qū)別對待，只說幾個商業(yè)合作伙伴將在IBM Q上開發(fā)和測試自己的應(yīng)用程序。
量子競爭
量子計(jì)算機(jī)利用亞原子物理學(xué)的反直覺特性，其中稱為量子位(quantum bits)或量子位的信息位(qubits)可以同時承擔(dān)多個狀態(tài)，而不是簡單地表示0或1，如經(jīng)典計(jì)算中的位(bits)。 從20世紀(jì)90年代開始，理論物理學(xué)家(包括IBM的一些人)已經(jīng)開發(fā)了基于量子比特的算法，理論上可以以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快的速度執(zhí)行某些任務(wù)。
但在實(shí)踐中，在所謂的“通用量子計(jì)算機(jī)”，獲得足夠的量子位協(xié)同運(yùn)行任何這樣的算法，已經(jīng)被證明是極具挑戰(zhàn)性的。有兩種技術(shù)已經(jīng)成為處理量子位的先驅(qū)。 一個使用電場和磁場在真空中捕獲單個離子; 另一個將量子比特納入恒定在高于絕對零度以上幾度的微觀超導(dǎo)電路中。 IBM更篤定后一種方法。
近年來，谷歌也加入了這一行列，谷歌在加利福尼亞的圣巴巴拉建立了一個超導(dǎo)量子比特實(shí)驗(yàn)室。 谷歌，IBM和其他一些公司和學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)宣布，設(shè)計(jì)了“搭建超越傳統(tǒng)電腦的機(jī)器”的規(guī)劃圖。 但是這些機(jī)器需要運(yùn)行大約50個量子位。 當(dāng)前可達(dá)大約20個量子位，幾乎還不足用作簡單的計(jì)算。
實(shí)際問題
所以當(dāng)IBM推出Quantum Experience，它可以運(yùn)行在五個超導(dǎo)量子位上，許多人不以為意。 物理學(xué)家克里斯托弗·門羅(Christopher Monroe)在馬里蘭大學(xué)帕克分校(University of Maryland)經(jīng)營一個離子阱實(shí)驗(yàn)室，他說：“很多人把它看成是一個宣傳的噱頭。 但我認(rèn)為這有著不同尋常的意義。”
即使它不是目前最先進(jìn)的機(jī)器，IBM也不得不克服許多挑戰(zhàn)，使得Quantum Experience能真正上線，使它可用于研究人員而不一定是物理學(xué)家，即便從來沒有在量子計(jì)算機(jī)上工作過。 這包括創(chuàng)建了一個無需物理學(xué)家持續(xù)監(jiān)測的系統(tǒng)。 “把機(jī)器放在云上明顯是要做的事情，”Monroe說。 “但是，要使系統(tǒng)達(dá)到這個水平需要大量的工作。
訪問量子體驗(yàn)或IBM Q等系統(tǒng)也意味著世界各地的研究人員可以開始致力于量子編程的獨(dú)特挑戰(zhàn)。 這與常規(guī)編碼非常不同，并且需要程序員理解和適應(yīng)物理量子位的限制。 原則上，五位量子機(jī)很容易模擬傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，甚至是筆記本電腦的使用方式，Monroe說。 但應(yīng)用真正的量子位不是那么簡單。
“真正的挑戰(zhàn)是，你是否可以使你的算法在真還不算完備的硬件上運(yùn)行，”麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家Isaac Chuang說。
Chow說，IBM Q將比Quantum Experience有更多的量子位，但該公司還沒說到底能提供多少位的。
量子云的時代
迄今為止，Quantum Experience吸引了來自100多個國家的約40,000名用戶。 例如，Chuang在去年年底在線教授的研究生級別的課程，量子計(jì)算，以便學(xué)生可以真實(shí)的量子計(jì)算機(jī)上練習(xí)編程。
該系統(tǒng)的用戶已經(jīng)進(jìn)行了275,000次實(shí)驗(yàn)，并發(fā)表了約15篇研究論文。 其中一個由Monroe及其合作者領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將IBM的超導(dǎo)機(jī)器的性能與Monroe實(shí)驗(yàn)室的五量子的離子阱機(jī)器的性能進(jìn)行了比較。 公司的量子云服務(wù)更快，但Monroe的機(jī)器更精確。
Monroe共同創(chuàng)辦了一家名為IonQ的初創(chuàng)公司，期望推出基于云的離子阱量子服務(wù)，但他并不關(guān)注具體時間。谷歌公司在圣巴巴拉的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人John Martinis說，谷歌計(jì)劃用自己的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)做同樣的事情，但只有在它搭建了能運(yùn)行的50量子位計(jì)算機(jī)之后。
與此同時，D-Wave是一家總部位于加拿大本拿比的公司，自2010年以來一直在云上開展量子計(jì)算服務(wù)。“我們的戰(zhàn)略核心是真正適應(yīng)云訪問模式，”這些系統(tǒng)的高級副總裁Jeremy Hilton說。 但D-Wave的機(jī)器不是“通用”計(jì)算機(jī)，只能運(yùn)行一定范圍內(nèi)的量子算法。 然而，有幾個研究小組已經(jīng)將其用于他們的項(xiàng)目。
來源：http://www.nature.com/news/ibm-s-quantum-cloud-computer-goes-commercial-1.21585
【本文是51CTO專欄機(jī)構(gòu)大數(shù)據(jù)文摘的原創(chuàng)譯文，微信公眾號“大數(shù)據(jù)文摘（ id: BigDataDigest）”】
