量子計算被寄予厚望 科技巨頭們展開廝殺

• 2018年8月21日 ZhangHongYuan來源：新浪科技 1330 87
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隨著量子計算機逐步發展，由各種各樣軟件創業公司組成的生態系統也開始涌現出來。

英國《經濟學人》雜志近日撰文稱，雖然許多科技巨頭和各國政府都在努力發展量子計算，但這項技術有可能遭遇過度炒作，導致其從春天邁入冬天。然而，這項技術潛力確實巨大，所以最終還是會迎來火熱夏天。

以下為文章全文：

事后看來，計算似乎天生要通過電子元件來實現。但實際上，一直到1930年代末期，這一點仍然沒有完全明確。1930年代初，美國工程師范內瓦·布什(Vannevar Bush)開發了一臺機械電腦，由齒輪、滑輪和連桿組成，動力則來自電動馬達的旋轉。他的這臺名為“微分分析器”(Differential Analyser)的機器要占據一個小房間，能夠解開最多18個變量的方程式。

量子計算如今被寄予厚望，即便是當今全世界速度最快的超級計算機也可能被它遠遠甩在身后——至少在解決某些問題時的確如此。但現在，它也處在跟當初的傳統計算機相似的發展時期。

原型已經可以發揮作用，但還無法確定這種設備最終會變成什么形態。例如，重要問題在于：“量子位”(相當于傳統計算機里的晶體管)是否只能放置在一個冷卻至超低溫的超導線圍成的細小圓環中，將離子束縛在磁場內，還是可以依賴于其他的技術。

隨著量子計算機逐步發展，由各種各樣軟件創業公司組成的生態系統也開始涌現出來。大型企業、風險投資家和各國政府都在積極投入，為越來越多的新企業提供資金。一家名為“量子計算報告”(The Quantum Computing Report)的網站最近列出了其中的70家公司，他們很多都希望為這種新的設備編寫軟件(超過三分之一都以字母“Q”打頭)。

在這個新興行業中，谷歌、IBM、微軟等科技巨頭卻展開了一場廝殺，希望能把開發者吸引到各自的量子平臺上。有的內部人士已經開始發出警告：這個行業的步子有點過大，甚至預計會因為很多未能實現的承諾而引發“量子寒冬”。

很多人都認為，量子計算引發的興奮之情會成為新一輪炒作周期的起點。但這項技術的確具備巨大的潛力，所以才需要對其加以重視。傳統計算機以“比特”為單位進行“思考”，對應的值不是0就是1。量子位卻具備“疊加態”，也就是可以同時處于兩種“形態”。另外一個重要的量子概念是“糾纏”：量子位可以連接，所以一個量子位上的操作會影響被糾纏的量子位，使得它們的處理能力得到并行控制。

第一項功能可以讓計算機具備巨大的內存。疊加態意味著每個量子位的數據存儲能力可以翻倍。而64量子位計算機足以存儲18 quintillion的數字(1 quintillion是1后面跟20個零)。之后可以通過糾纏來實現光速操作。量子位根據適合某個問題的算法來設置。系統會一直應用量子力學原則，直到它達到能夠代表答案的那個狀態。

要做到這一點是極其困難的。雖然研究人員掌握了配置量子位的藝術，但要讓它們毫無瑕疵地運行仍然難以實現。因為任何的外部影響(例如震動或熱量)都會導致這些精密的設備丟失1和0的疊加態，也就是發生“退化”，所以它們必須完全絕緣(因此就要借助超低溫來放慢原子的移動速度)。

還需要借助其他許多量子位來探測和糾正各種錯誤。由于至少10年內似乎無法獲得大量量子位，所以直到最近，研究人員都沒有思考如何將量子計算機應用于實踐。但在兩年前，當硬件廠商開始開發具備兩個以上量子位的機器時，這種情況開始發生變化。

進入Q時代

IBM在2016年引領了這一趨勢，率先推出了5量子位計算機，之后在2017年推出20量子位計算機。該公司在去年11月發布了最新的“量子處理器”(QPU)，總共擁有50個量子位，比英特爾的多出1個。

但這兩款機器都在今年3月被擁有72個量子位的谷歌Bristlecone超過。還有一家名為Rigetti的創業公司最近宣布，他們開發了一款128量子位系統(雖然更多未必意味著更好：有些量子位比其他量子位更容易出錯，而且目前缺乏公認的基準來衡量它們的質量)。與此同時，經典計算機越來越善于模仿量子計算機(最多大概能達到50量子位的水平)，因而可以簡化算法和應用的測試過程。

這種發展速度最近獲得了量子力學領域的一位泰斗的贊賞，他就是加州理工學院的約翰·普利斯吉爾(John Preskill)。“擁有50到100個量子位的量子計算機在完成任務時的表現可以超過如今的經典數字計算機。”他在論文中寫道，他將這類設備稱作“嘈雜中型量子”(NISQ，所謂“嘈雜”(noisy)指的是量子位仍然會在某些時候易于犯錯。)

創業公司QxBranch的邁克爾·布雷特(Michael Brett)認為，大公司都在努力探索量子計算機可能給他們帶來什么影響。化學巨頭巴斯夫和杜邦都希望了解這項技術能否幫助其“計算”有用的新材料的結構，例如通過催化劑減少生產化肥所需的能量。包括巴克萊和摩根大通在內的銀行則希望借助這項技術來完成調節組合風險的任務。游戲開發商感興趣的則是利用量子計算讓視頻游戲更加栩栩如生。

由于量子計算人才短缺，企業往往需要借助創業公司的幫助來實現這些工作，所以創業公司就扮演了咨詢師的角色。這也給這些新的公司帶來了收入，讓他們獲得知識產權，以便在日后開發真正的軟件。Zapata Computing就是一個典型例子：這家從麻省理工學院分拆出來的公司由多位博士組成，他們開發了許多書面形式的程序。用他們的老板克里斯多夫·薩沃伊(Christopher Savoie)的話說，這“就像是活頁樂譜”。

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