IBM向企業(yè)提供量子計算服務(wù)：量子計算究竟有何不同之處？

　　北京時(shí)間3月7日消息，IBM近日宣布了一項新業(yè)務(wù)“IBM Q”，旨在向企業(yè)和科研單位提供一種商用化的量子計算平臺。

　　1989年，IBM用35個(gè)氙原子拼寫(xiě)公司名稱(chēng)。最近，IBM成立了新的業(yè)務(wù)部，推動(dòng)量子計算業(yè)務(wù)的發(fā)展。IBM花了35年時(shí)間研究，現在量子計算終于走向真實(shí)世界，向客戶(hù)推廣了。也許再過(guò)幾年，量子計算機就可以幫助亞馬遜加快送貨速度了。

　　IBM量子計算部門(mén)CTO、副總裁斯科特·克勞德(Scott Crowder)表示：“從今年開(kāi)始，我們會(huì )讓特定產(chǎn)業(yè)合作伙伴接入量子系統。”

　　許多企業(yè)將賭注下在量子計算上。量子計算是一項突破性技術(shù)，它可以給計算帶來(lái)巨大進(jìn)步。為什么今天的智能手表和上世紀的大型主機一樣強大?看看摩爾定律就知道了，在過(guò)去幾十年里芯片的進(jìn)化與摩爾定律保持一致?，F在一些計算機技術(shù)已經(jīng)停滯不前，正因如此，2017年的筆記本并沒(méi)有比2010年的筆記本快多少。

IBM量子計算部門(mén)CTO、副總裁斯科特·克勞德　

　克勞德稱(chēng)：“摩爾定律難以為繼。”量子計算機只是傳統計算機的補充，而不是替代者?？藙诘抡f(shuō)：“有些問(wèn)題傳統計算機無(wú)法解決，我們可以用量子計算機解決。”

　　原子的行為和屬性比較特殊，量子計算機正是利用了這些特殊性，不過(guò)量子計算機相當復雜，就連物理學(xué)家也難以理解。大學(xué)和政府實(shí)驗室對量子計算機很感興趣，一些創(chuàng )業(yè)公司(比如Rigetti、D-Wave)積極研究，微軟、英特爾、谷歌的研發(fā)部門(mén)也參與進(jìn)來(lái)。

　　盡管如此，量子計算仍然處在發(fā)展初期，即使技術(shù)成熟了，也不要指望出會(huì )有量子iPhone出現。IBM量子計算機必須在極低的溫度下運行，到底有多低呢?與絕對零度相差只有幾分之一度，比外太空還要冷。只有溫度足夠低，內部的鈮和鋁組件才不會(huì )受到外部環(huán)境的影響。光是制冷就需要幾天時(shí)間。正因如此，客戶(hù)使用IBM量子計算機必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行，并不是將量子計算機買(mǎi)來(lái)放在桌子上，或者放進(jìn)數據中心。

　　用在化學(xué)和安全領(lǐng)域

　　量子計算機到底能夠完成什么工作呢?早期階段，企業(yè)的主要任務(wù)是讓量子計算機有效運轉、可靠穩定。

　　之后，量子計算機可以完成下面一些工作：

　　——量子化學(xué)工作，例如預測微粒是如何作用的，開(kāi)發(fā)新藥物時(shí)可以用得上。

　　——物流項目，在假日購物旺季，量子計算機可以尋找最有效的方案，加快貨物運送速度。

　　——安全，在給定的時(shí)間段，有些數學(xué)問(wèn)題用今天的主流方法無(wú)法解決，量子計算機可以，我們可以用量子物理構建新的安全方案。

IBM量子計算實(shí)驗室　　

量子計算尤其適合于化學(xué)領(lǐng)域。例如，工廠(chǎng)需要大量的能源制造肥料，成本高昂，用微小的細菌同樣可以制造，效率高得多。IBM實(shí)驗量子計算團隊管理人員杰瑞·周(Jerry Chow)說(shuō)：“我們可以用量子計算機搞清反應是怎樣的。”他還說(shuō)，有了量子計算機，研究人員可以從分子層面分析變化，以前采用的方法很笨拙，只能進(jìn)行試錯實(shí)驗。

　　IBM相信，量子計算機可以讓投資者更好地理解財務(wù)數據和風(fēng)險。AI正在崛起，在某些情況下沒(méi)有太多的信息，計算機仍要根據信息做決策，有了量子計算，AI會(huì )變得更強大。

　　量子計算的主要任務(wù)就是分析大量的可能性。例如，要破解密碼需要測試大量的數字，從中找到數字密鑰，破解專(zhuān)用數據，量子計算破解速度很快。

　　不要太擔心，這種可能性仍然離現實(shí)有些遙遠。政府、企業(yè)正在開(kāi)發(fā)新的量子驗證算法。

　　不可思議的技術(shù)

　　量子時(shí)代將為計算詞匯添加許多新術(shù)語(yǔ)，比如低溫隔離、約瑟夫遜結、退相干。在處理數據時(shí)，除了傳統計算的“與”“或”邏輯門(mén)，還有來(lái)自量子計算的哈達瑪(Hadamard)門(mén)、Pauli-X門(mén)。

　　按照設計，量子計算機用“量子比特(qubits)”存儲數據。傳統計算機使用的是傳統比特，小型數據單元用0或者1記錄。1個(gè)量子位可以同時(shí)存儲0和1，通過(guò)量子疊加實(shí)現。

IBM制造的晶圓，其中每個(gè)芯片上都有5個(gè)量子比特　

　照此計算，1個(gè)量子位可以存儲兩種狀態(tài)的信息，也就是0和1;2個(gè)量子位就可以存儲4種狀態(tài)的信息，3個(gè)8種，4個(gè)16種。

　　由于在相同的量子位中存儲了許多疊加數據，量子計算機可以用更快的速度尋找多種可能的解決方案，比傳統計算機快得多。

　　盡管如此，在實(shí)際使用時(shí)仍然存在許多困難。例如，許多1或者0通過(guò)疊加在糾纏態(tài)量子位中存儲，當我們?yōu)槟硞€(gè)計算問(wèn)題尋找答案時(shí)，答案可能會(huì )隱藏在某些1和0的特定組合中。如果從量子位中讀取數據，所有量子位的狀態(tài)就會(huì )“塌縮”(collapse)，變成一種1和0的集合，這種集合并不一定能給出正確的答案。所以問(wèn)題很復雜。

　　摸索前進(jìn)

　　要想搞清量子計算還要花很長(cháng)的時(shí)間。正因如此，IBM、微軟、谷歌才會(huì )提供模擬量子計算機。2016年，IBM開(kāi)通了一個(gè)名叫“Quantum Experience”的網(wǎng)站，讓外界試用5量子位計算機。

　　克勞德稱(chēng)，如果量子位超過(guò)30，筆記本電腦就無(wú)法模擬了。未來(lái)幾年，IBM Q量子計算機會(huì )擴大到50量子位。

　　只有當企業(yè)在運營(yíng)中使用量子計算，業(yè)務(wù)才會(huì )真正取得突破?？藙诘抡f(shuō)，量子位達到1000左右才能實(shí)現這一目標。讓量子位達到100萬(wàn)，這是一個(gè)大門(mén)檻，當規模如此龐大時(shí)，量子計算機就可以克服錯誤問(wèn)題。與傳統計算相比，錯誤對于量子計算的影響更大。

　　克勞德稱(chēng)：“在量子系統中容錯率更低，所以必須增加量子位，可能還要十多年才能解決。”