巨头争霸，量子计算性能甩最快超算一大截！.doc

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1、巨头争霸，量子计算性能甩最快超算一大截！　　英国《经济学人》杂志近日撰文称，虽然许多科技巨头和各国政府都在努力发展量子计算，但这项技术有可能遭遇过度炒作，导致其从春天迈入冬天。然而，这项技术潜力确实巨大，所以最终还是会迎来火热夏天。　　　　事后看来，计算似乎天生要通过电子元件来实现。但实际上，一直到1930年代末期，这一点仍然没有完全明确。1930年代初，美国工程师范内瓦·布什（VannevarBush）开发了一台机械电脑，由齿轮、滑轮和连杆组成，动力则来自电动马达的旋转。他的这台名为“微分分析器”（DifferentialAnalyser）的机器要占据一个小房间，能够解开最多18个变量

2、的方程式。　　量子计算如今被寄予厚望，即便是当今全世界速度最快的超级计算机也可能被它远远甩在身后——至少在解决某些问题时的确如此。但现在，它也处在跟当初的传统计算机相似的发展时期。　　原型已经可以发挥作用，但还无法确定这种设备最终会变成什么形态。例如，重要问题在于：“量子位”（相当于传统计算机里的晶体管）是否只能放置在一个冷却至超低温的超导线围成的细小圆环中，将离子束缚在磁场内，还是可以依赖于其他的技术。　　随着量子计算机逐步发展，由各种各样软件创业公司组成的生态系统也开始涌现出来。大型企业、风险投资家和各国政府都在积极投入，为越来越多的新企业提供资金。一家名为“量子计算报告”（TheQ

3、uantumComputingReport）的网站最近列出了其中的70家公司，他们很多都希望为这种新的设备编写软件（超过三分之一都以字母“Q”打头）。　　在这个新兴行业中，谷歌、IBM、微软等科技巨头却展开了一场厮杀，希望能把开发者吸引到各自的量子平台上。有的内部人士已经开始发出警告：这个行业的步子有点过大，甚至预计会因为很多未能实现的承诺而引发“量子寒冬”。　　很多人都认为，量子计算引发的兴奋之情会成为新一轮炒作周期的起点。但这项技术的确具备巨大的潜力，所以才需要对其加以重视。传统计算机以“比特”为单位进行“思考”，对应的值不是0就是1。量子位却具备“叠加态”，也就是可以同时处于两种“

4、形态”。另外一个重要的量子概念是“纠缠”：量子位可以连接，所以一个量子位上的操作会影响被纠缠的量子位，使得它们的处理能力得到并行控制。　　第一项功能可以让计算机具备巨大的内存。叠加态意味着每个量子位的数据存储能力可以翻倍。而64量子位计算机足以存储18quintillion的数字（1quintillion是1后面跟20个零）。之后可以通过纠缠来实现光速操作。量子位根据适合某个问题的算法来设置。系统会一直应用量子力学原则，直到它达到能够代表答案的那个状态。　　要做到这一点是极其困难的。虽然研究人员掌握了配置量子位的艺术，但要让它们毫无瑕疵地运行仍然难以实现。因为任何的外部影响（例如震动或热

5、量）都会导致这些精密的设备丢失1和0的叠加态，也就是发生“退化”，所以它们必须完全绝缘（因此就要借助超低温来放慢原子的移动速度）。　　还需要借助其他许多量子位来探测和纠正各种错误。由于至少10年内似乎无法获得大量量子位，所以直到最近，研究人员都没有思考如何将量子计算机应用于实践。但在两年前，当硬件厂商开始开发具备两个以上量子位的机器时，这种情况开始发生变化。　　进入Q时代　　IBM在2016年引领了这一趋势，率先推出了5量子位计算机，之后在2017年推出20量子位计算机。该公司在去年11月发布了最新的“量子处理器”（QPU），总共拥有50个量子位，比英特尔的多出1个。　　但这两款机器都在

6、今年3月被拥有72个量子位的谷歌Bristlecone超过。还有一家名为Rigetti的创业公司最近宣布，他们开发了一款128量子位系统（虽然更多未必意味着更好：有些量子位比其他量子位更容易出错，而且目前缺乏公认的基准来衡量它们的质量）。与此同时，经典计算机越来越善于模仿量子计算机（最多大概能达到50量子位的水平），因而可以简化算法和应用的测试过程。　　这种发展速度最近获得了量子力学领域的一位泰斗的赞赏，他就是加州理工学院的约翰·普利斯吉尔（JohnPreskill）。“拥有50到100个量子位的量子计算机在完成任务时的表现可以超过如今的经典数字计算机。”他在论文中写道，他将这类设备称作

7、“嘈杂中型量子”（NISQ，所谓“嘈杂”（noisy）指的是量子位仍然会在某些时候易于犯错。）　　创业公司QxBranch的迈克尔·布雷特（MichaelBrett）认为，大公司都在努力探索量子计算机可能给他们带来什么影响。化学巨头巴斯夫和杜邦都希望了解这项技术能否帮助其”计算”有用的新材料的结构，例如通过催化剂减少生产化肥所需的能量。包括巴克莱和摩根大通在内的银行则希望借助这项技术来完成调节组合风险的任务。游戏开发商感兴趣的则是利