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全球首台商用量子计算机发布:体积大如象,算力不及笔记本?

2019-1-11 17:00



全球首台商用量子计算机发布:体积大如象,算力不及笔记本?

刚刚,IBM宣布推出全球第一台独立的量子计算机:IBM Q System One。这台机器主打稳定性,核心硬件密封在一个玻璃柜里,犹如一件艺术品。虽然高端,但业界评价它仍是一台原型机。


体积大如象

犹如一件艺术品

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。


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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。


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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。

IBM认为Q System是一件艺术品,实际上,它看起来就像是未来的计算机。

被业界评价是台原型机

算力不及笔记本?

组装完成后,该系统在意大利米兰进行了为期两周的首次测试。

1.具有稳定性和自动校准能力的量子硬件设计,提供可重复、可预测的高质量量子比特。

2.制冷工程,提供连续冷却、孤立的量子环境。

3.紧凑型高精度电子元件,可严格控制大量量子比特。

4.量子固件,可管理系统运行状况并启用系统升级,无需用户停机。

5.经典计算能力,提供安全的云访问和量子算法的混合运行。


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精妙,但仍是原型机!虽然IBM将其描述为第一台专为科学和商业用途设计的完全集成的通用量子计算系统,但一台20量子比特的机器的计算能力远远不够强大,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。

IBM强调这是第一次尝试,并且这些系统“有朝一日能用于解决当前被认为过于复杂的问题,而经典系统无法处理这些问题”。目前看来,这些系统还远没达到这个目的,但该公司也指出,这些系统是可升级的,并且易于维护。

量子竞赛时代已经开启!

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。


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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。


全球首台商用量子计算机发布:体积大如象,算力不及笔记本?

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。


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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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