量子时代不再遥远！谷歌：量子计算机5年内商用化

王兴

来源：观察者网

2017年03月10日

量子计算机的商业化前景正在逐渐明朗。谷歌和IBM在量子计算机领域的角逐将进一步推动量子计算在人工智能等方面的应用。

量子计算机的商业化前景正在逐渐明朗量子计算机的商业化前景正在逐渐明朗

　　IBM：推广在线量子计算系统

　　据Quartz报道，17-3月6日，IBM近日宣布了量子计算机的商业化方案，希望更多研究人员能够使用其在线量子计算系统——Quantum Experience。

　　用户登录后，能够使用一台与去年5月开始投入运行，位于纽约T.J.Watson研究中心的5量子位的量子处理器。目前，已经有超过4万用户使用了IBM的这台量子计算机，并在上面运行过27.5万个实验。

　　目前，虽然IBM的这一系统不会超越传统的计算机。然而，未来这台量子计算机有望在更多领域发挥用途，比如发现新材料和新药物领域，以及让人工智能变得更强大。

　　传统的计算机由一系列可以代表程序中0和1的三极管和门电路组成。如果三极管制作的足够小，甚至小到一个原子的尺度，那么它就会展现出迷人的量子状态，称为一个“量子比特”。这种量子比特可以同时处于0和1的叠加态上。

　　而量子计算通过量子纠缠，让比特可以互相影响介入，创造出更多不同的状态。现在IBM的计算能力已经能够达到20量子比特，比最初的5量子比特有了大幅提升。

　　一台由量子比特构成的计算机本质上可以同时完成所有的计算过程，而不像传统计算机那样一个接一个地序列进行。这使得量子计算机在理论上可以远远快于现有的的超级计算机，并使得目前需要无数计算能力的问题得以解决。

IBM近日宣布了量子计算机的商业化方案，希望更多研究人员能够使用其在线量子计算系统IBM近日宣布了量子计算机的商业化方案，希望更多研究人员能够使用其在线量子计算系统

　　据第一财经日报报道，IBM科学家JerryChow博士表示：“虽然这台计算机目前的功能和普通的笔记本电脑好像没有区别，但是这仅仅是量子计算机的第一步。”他还表示，近一年来的实验旨在建立一个用户的生态系统，以根据用户数据来确立将来如何定义软件以及扩大用户群体。

　　IBM系统高级副总裁TomRosamilia表示：“传统计算机的能力仍在不断进步提升，能够加固目前商业和社会的方方面面，但是很多问题已经是传统计算机无法解决的，为了创造更为复杂和深度的知识体系，我们需要量子计算机。”

　　美国萨里大学计算机教授AlanWoodward是IBM量子计算机的使用者之一，他认为该计算机非常有前景。Woodward表示：“虽然目前量子计算机的功能还有很大限制，但是它能让我们很多人获取量子计算的实际经验。”

　　对计算能力需求的扩展和增加也是量子计算机商业化的重要基础。量子计算在特定的算法上拥有巨大潜力，尤其是在计算速度的提升方面。

　　两大巨头的争夺

　　不过相比IBM的量子计算机，谷歌的DWave被更多科学家看好。中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、中国科学技术大学上海研究院副研究员张文卓对第一财经记者表示：“实现量子计算的物理方案有很多种，互相竞争，IBM和谷歌的系统不一样，使用离子阱方案，无法扩展到很大，相比之下谷歌使用的是超导电路方案，原则上可以无限制扩展，这样看来，谷歌投的方案前景更大。”

　　3月3日，谷歌量子AI实验室三名科学家MasoudMohseni、PeterRead和HartmutNeven在《自然》杂志上发表文章指出：量子计算领域即将迎来历史性的里程碑——量子至上（quantumsupermacy）。小型的量子计算机会在5年内逐渐兴起。

为运行其量子处理器，Google使用低温恒温器，使温度达到10毫开氏温度为运行其量子处理器，Google使用低温恒温器，使温度达到10毫开氏温度
　　他们在《自然》杂志上发文称，虽然现在仍然不知道与应用相关的算法是否能够很快提升计算速度，但是只要量子计算的硬件，也就是量子计算机性能足够强大，我们就能够测试并且发展新的算法。”

　　根据谷歌的定义，终极量子计算机将能够容忍噪音和错误，而且原则上能够处理任何问题。理论上讲，它们需要更强大的处理器，能够包容更多的量子比特，而且为了达到纠错功能，还需要机器冗余，不过要实现这样的技术至少还要等上10年左右。

　　对于量子计算机的商业化前景，谷歌表示：“对于量子计算的保守估计，投资者预计只能在长期获得回报。尽管如此，我们依然认为，随着小型的量子计算机会在5年内逐渐兴起，短期的回报仍然是有可能的，虽然这些设备无法实现完全的纠错功能。”

　　通常而言，一项新技术的商业化会通过三种方式：增加收入、减少成本和降低基础设施建设投资。

　　在数字时代，推出一项新科技的影响是会呈现指数级的，即使是提高1%的生产力，也能够为企业创造出巨大的收益增长，无论是从用户数量还是收入的角度，这就是所谓的“光环效应”（superstareffect）。不过，这需要以差距较小的竞争、公开透明和有效的市场为基础。


　　据华尔街见闻报道，谷歌指出了早期量子计算最可行的三个商业用途：量子模拟，量子辅助优化和量子采样。采用这些技术，可以让材料、金融、保健等行业从中受益。

　　以材料学应用为例，通过量子计算进行建模，研究人员可以从数百万候选材料中选出更强的飞机聚合物材料，更高效的太阳能电池材料，更好的药品或更透气的面料。这些发现都具有巨大的商业价值。

　　量子技术泰斗级人物、日内瓦大学量子科学家NicolasGisin教授对第一财经记者表示：“在量子计算机的商业化进程中，最初的采用者将会受到最大好处。受制于技术壁垒，后来进入的参与者会难以达到同样水平的技术产品和服务。”

　　他表示，量子算法的程序非常难写，企业需要时间来定制新的算法。对于这种颠覆性技术敞开大门的永远是信息密集的高度数字化的市场，而最先使用量子技术的也是对变量极度敏感的行业，比如金融服务业、健康医疗业、物流业和数据分析机构。