萬(wàn)字長(cháng)文，IBM量子計算負責人Jerry Chow談量子計算的未來(lái)

IBM 本周宣布了其未來(lái) 10 年量子計算的計劃：有新的芯片、新的計算機和新的 API。理論上量子計算機可能具有難以置信的處理能力，并可能徹底改變我們對計算機的看法……如果有人能制造出一臺真正有用的計算機的話(huà)。

Jerry 解釋了量子計算機的基本原理：量子計算機基本上是一種完全不同的計算方式。它依賴(lài)于量子力學(xué)定律，但它只是改變了信息的處理方式。因此，我們不再使用比特，而是使用量子位。

普通的計算機——量子領(lǐng)域的人稱(chēng)之為「經(jīng)典計算機」——比如 iPhone、筆記本電腦，甚至是英偉達的 GPU，都是通過(guò)對數據進(jìn)行比特編碼來(lái)工作的。比特主要有兩種狀態(tài)，我們稱(chēng)之為 0 和 1。他們要么開(kāi)著(zhù)，要么關(guān)著(zhù)。

但是 Jerry 剛才提到的量子力學(xué)定律意味著(zhù)量子位的行為非常不同。它們可以是 0 或 1，也可以是介于兩者之間的其他東西。

這仍然有兩種狀態(tài)：0 和 1。但是它們也可以是 0 和 1 的疊加，這意味著(zhù)當你測量它的時(shí)候，它有可能以特定的概率為 0 或 1。從物理上講，它們不再是開(kāi)關(guān)，不再是晶體管，而是具有量子力學(xué)行為的元件。

為了讓這些新的量子計算機工作，你必須把它們冷卻到絕對零度以?xún)?，這意味著(zhù)很多公司必須非常努力地研究低溫冷卻系統，這樣其他人才能研究量子芯片。Jerry 稱(chēng)早期的量子計算機是「科學(xué)項目」，但他的目標是設計出人們可以使用的實(shí)際產(chǎn)品。

你會(huì )聽(tīng)到 Jerry 從「實(shí)用性」的角度談?wù)撝圃煊杏玫牧孔佑嬎銠C，也就是量子計算機開(kāi)始突破常規計算機所能模擬的極限。IBM 一直在追求實(shí)用性。2016 年，它首次在云端推出了量子計算機，并將一號系統量子計算機交付給了世界各地的合作伙伴，本周，IBM 宣布了二號系統以及未來(lái)的路線(xiàn)圖。Jerry 介紹了他和他的團隊是如何為未來(lái) 10 年的應用研究制定路線(xiàn)圖的。

為了篇幅和清晰度，本文字記錄經(jīng)過(guò)了輕微編輯。

Jerry Chow，你是 IBM 的研究員和量子系統主管。歡迎來(lái)到 Decoder。

很高興來(lái)到這里。

量子計算的總體情況是怎樣的？IBM Quantum 發(fā)生了什么？

我們今年要宣布的是我們有一個(gè)升級版的量子處理器，它被稱(chēng)為 IBM Quantum Heron。它有 133 個(gè)量子位。這是我們打造過(guò)的性能最高的處理器，用戶(hù)可以通過(guò)我們的云服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)它。

我們還推出了 IBM 量子系統二號，并將其作為一種新的架構，將我們的量子計算機擴展到未來(lái)。我們也在談?wù)撐磥?lái) 10 年的路線(xiàn)圖。我們正在擴展這個(gè)路線(xiàn)圖，實(shí)際上，它是在幾年前首次提出的，到目前為止已經(jīng)完成了所有里程碑。但我們將把它延伸到 2033 年，推進(jìn)到下一個(gè)領(lǐng)域，我們想要推動(dòng)量子計算的大規模發(fā)展。

所以 IBM 有了一個(gè)新的處理器，有了一個(gè)新的計算架構，也有了一個(gè)更長(cháng)的路線(xiàn)圖。我們聽(tīng)說(shuō)量子計算已經(jīng)很長(cháng)時(shí)間了，但我們現在只是處在用量子計算機解決實(shí)際問(wèn)題的階段。

我們甚至還沒(méi)有到解決實(shí)際問(wèn)題的地步。

還沒(méi)有嗎？

還沒(méi)有。但令人興奮的是，在過(guò)去的一年里，IBM 將其稱(chēng)為效用規模的量子計算。我們使用了 100 多個(gè)量子位。今年早些時(shí)候，我們使用了一款名為 Eagle 的處理器，通過(guò)這款計算機我們可以看到一個(gè)特殊的問(wèn)題，不能用經(jīng)典計算機的暴力破解方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但它也挑戰了高性能計算中使用的最佳經(jīng)典近似方法。有趣的是，現在量子計算機變成了基準。需要它來(lái)驗證近似經(jīng)典方法是否正常工作。當然這只發(fā)生在超過(guò) 100 個(gè)量子位的時(shí)候。

在 100 量子位時(shí)，一切都變了，不能使用 GPU 或任何一種經(jīng)典計算機來(lái)準確地模擬正在發(fā)生的事情。這就是為什么我們在這個(gè)階段稱(chēng)之為效用規模，因為將量子作為一種工具，與仍然可以在經(jīng)典中做的事情相比，將會(huì )有這樣的反復。但這還有很長(cháng)的路要走，我們要嘗試用量子來(lái)驅動(dòng)價(jià)值，走向量子管理。

效用這個(gè)詞使人不知所措。這是一個(gè)拐點(diǎn)，你用量子計算機解決的問(wèn)題開(kāi)始變得與用普通計算機解決的問(wèn)題有意義上的不同。

我們認為這確實(shí)是一個(gè)拐點(diǎn)。有很多行業(yè)已經(jīng)在使用高性能計算，他們正在研究非常困難的問(wèn)題，這些問(wèn)題使用的是 Oak Ridge 超級計算機之類(lèi)的東西?，F在量子成了一個(gè)額外的工具，為他們打開(kāi)了一個(gè)新的鏡頭，讓他們看到一個(gè)不同的計算空間，這是他們以前無(wú)法看到的。

IBM 在量子領(lǐng)域有一個(gè)龐大的項目。其他大公司也這樣做——微軟、谷歌等等，他們都在這個(gè)領(lǐng)域投資。這是否感覺(jué)像是一場(chǎng)經(jīng)典的資本主義競爭，「我們都在爭先恐后地把第一個(gè)產(chǎn)品推向市場(chǎng)」？

進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)非常激動(dòng)人心的時(shí)刻。你是否經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)正在從底層構建一個(gè)全新的計算架構？這與傳統的經(jīng)典計算有著(zhù)根本的不同。所以，肯定有很多風(fēng)潮，但我也認為從競爭的角度來(lái)看，這有助于推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。

在 IBM，我們幾十年來(lái)一直處于計算的前沿。所以它在我們的血液里。路線(xiàn)圖和推動(dòng)下一個(gè)重大發(fā)展的想法，以及計算領(lǐng)域的下一個(gè)重大創(chuàng )新，一直都是 IBM 固有的東西，量子也不例外。自從量子理論建立以來(lái)，我們就開(kāi)始研究量子，已經(jīng)有 30 多年了。但現在我們真的開(kāi)始在構建架構，構建系統，推出硬件，開(kāi)發(fā)如何使其可用和可訪(fǎng)問(wèn)的框架方面取得了很多成果。

AWS 正與微軟 Azure 和谷歌云展開(kāi)激烈競爭。他們試圖從對方那里奪取市場(chǎng)份額，他們做了很多創(chuàng )新的事情來(lái)制造更好的產(chǎn)品，但最終的目標是從谷歌那里搶走一個(gè)客戶(hù)。量子計算還沒(méi)到那一步，對吧？還沒(méi)有市場(chǎng)份額可以轉移嗎？

當然不是那種規模。

但有競爭的量子客戶(hù)嗎？

當然，量子社區正在不斷發(fā)展。

這不是客戶(hù)，而是感興趣的人。

從開(kāi)發(fā)者到學(xué)生，再到財富 500 強公司，所有人都對它感興趣。舉個(gè)例子，我們在 2016 年首次將系統放到云端。我們把一個(gè)非常簡(jiǎn)單的五量子位計算機和五量子位量子計算機放在云端。但它反映了量子計算方式的真正根本轉變。以前，必須是一個(gè)物理學(xué)家，在實(shí)驗室里轉動(dòng)旋鈕才可能接觸到量子計算。量子計算在獲取數據，運行物理學(xué)家的代碼，不是在給電腦編程。

哇，這是向物理學(xué)家喊話(huà)。

好吧，我是一名物理學(xué)家，你不想看到我的代碼。但重點(diǎn)是我們圍繞它開(kāi)發(fā)了一個(gè)完整的框架來(lái)實(shí)際部署它，并使其可編程。想想早期的計算機和你需要建立的所有基礎設施，包括正確的匯編語(yǔ)言和編譯器，以及上面的應用層。自首次推出以來(lái)，我們在過(guò)去七年里一直在構建它。在此期間，我們的平臺和服務(wù)擁有超過(guò) 50 萬(wàn)用戶(hù)。

我總是很好奇事物是如何構建的以及如何做出決策。這確實(shí)是我們在節目中談?wù)摰膬热?。當它是一項業(yè)務(wù)時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生一種強制功能，并且有一條增長(cháng)路徑。量子似乎有一天會(huì )成為一項巨大的業(yè)務(wù)，因為它將解決普通計算機無(wú)法解決的問(wèn)題。但現在，它正處于曲線(xiàn)的早期階段，你在研發(fā)上投入了大量資金，制定了積極的路線(xiàn)圖，但你還遠遠沒(méi)有接近業(yè)務(wù)。

我想說(shuō)的是，我們正在敲開(kāi)商業(yè)價(jià)值的大門(mén)，尋找商業(yè)價(jià)值，因為特別是當我們在這個(gè)領(lǐng)域，我們知道它可以作為一種工具，與最好的經(jīng)典計算機相抗衡，有一些東西需要探索。很多時(shí)候，即使使用傳統的計算機，也很少有經(jīng)過(guò)驗證的算法可以驅動(dòng)所有的價(jià)值。很多價(jià)值是通過(guò)啟發(fā)式，通過(guò)試錯，通過(guò)擁有工具并在特定問(wèn)題上使用它來(lái)實(shí)現的。這就是為什么我們看到這個(gè)拐點(diǎn)的根本游戲規則改變者正在走向超過(guò) 100 量子位的效用規模系統，因為現在我們希望用戶(hù)能夠通過(guò)這個(gè)工具真正找到業(yè)務(wù)優(yōu)勢，找到適當映射到這些系統上進(jìn)行探索的問(wèn)題。

IBM 是一家大公司，已有 100 多年的歷史，做了很多事情。我想這可能是 IBM 正在做的最前沿的事情。但這感覺(jué)也像是大多數大型科技公司正在做的最前沿的事情。

是的，一點(diǎn)沒(méi)錯。

IBM 內部的結構是怎樣的？是如何運作的？

我們是 IBM 研究院內的 IBM Quantum。IBM 研究院一直是整個(gè) IBM 的有機增長(cháng)引擎。這是許多創(chuàng )新想法的來(lái)源，但總的來(lái)說(shuō)，IBM 和 IBM 研究院的一個(gè)特殊戰略是，我們不僅僅做研究，我們還要做開(kāi)發(fā)，然后繼續這個(gè)非常線(xiàn)性化的產(chǎn)品之旅。在我們前進(jìn)的過(guò)程中，這一切都融合在一起。因此，我們有機會(huì )在 IBM Quantum 中開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，我們把它放在云上，與 IBM 云集成。我們實(shí)際上是在推動(dòng)這些東西向前發(fā)展，在所有不同的技術(shù)元素完成之前，建立起用戶(hù)基礎，建立起這股風(fēng)潮。這是一種從零開(kāi)始構建的敏捷方法，但也要盡早推出，經(jīng)常激發(fā)人們的興趣并真正構建生態(tài)系統的其他部分。

IBM Quantum 是如何構建的呢？有多少人？它是如何組織的？

我們不說(shuō)具體的數字，但我們有幾百人。我們團隊的部分人員專(zhuān)注于實(shí)際的硬件元素，一直到實(shí)際的量子處理器及其周?chē)南到y，通過(guò)在低溫系統中冷卻這些處理器并與之對話(huà)，使這些處理器發(fā)揮作用同時(shí)控制電子設備，用經(jīng)典計算與之對話(huà)。這一切都需要結合在一起。

然后是軟件開(kāi)發(fā)團隊。我們還有一個(gè)云和服務(wù)團隊，幫助我們提供服務(wù)。然后我們有應用團隊在研究下一個(gè)算法，下一個(gè)利用我們量子服務(wù)的新方法。我們也有更外向的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)團隊——試圖推動(dòng)采用，與不同的客戶(hù)合作，解決他們感興趣的問(wèn)題。我們團隊中也有一部分人在運營(yíng)一項名為量子加速器的產(chǎn)品。它就像一個(gè)咨詢(xún)部門(mén)，與客戶(hù)一起為量子做好準備，開(kāi)始了解量子計算如何影響他們，并開(kāi)始使用我們的系統。

這些團隊都是平行的嗎？每個(gè)團隊都要向你匯報，還是有其他的組織？

不，所有這些人都要向我們的量子計算副總裁 Jay Gambetta 匯報。我負責系統部分?；旧?，處理器的包裝以及它如何運行，為用戶(hù)執行問(wèn)題是我負責的部分。

IBM 的量子計算路線(xiàn)圖，非常激進(jìn)。一臺真正實(shí)用的量子計算機需要數千或數百萬(wàn)個(gè)量子位，對吧？

我們正在向所謂的大規模量子過(guò)渡，我想你指的是當你能夠進(jìn)行量子糾錯的時(shí)候，糾正這些量子位中的所有錯誤，這些量子位是有噪聲的。在過(guò)去的一年里，我們做了一件非常令人興奮的事情，那就是我們開(kāi)發(fā)了一套新穎的糾錯代碼，大大減少了資源數量。

所以實(shí)際上，我們可能需要成千上萬(wàn)個(gè)量子位，大約 10 萬(wàn)個(gè)量子位，來(lái)構建一個(gè)特定尺寸的基于容錯量子糾錯的量子計算機來(lái)解決一些問(wèn)題。這也是路線(xiàn)圖的一部分。這就是我們在 2033 年對 Blue Jay 系統的進(jìn)一步研究。但我們有具體的想法，要克服技術(shù)障礙，才能到達。

這就是目標。你將會(huì )達到比現在更大的規模。數量級。如今，該芯片有 133 個(gè)量子位，您需要增加到數千個(gè)?？膳碌氖?，有些人說(shuō)有數百萬(wàn)。IBM 的部分策略是將芯片連接到這些更模塊化的系統中，然后在它們周?chē)胖每刂齐娐?。這是一個(gè)非常熟悉的策略；我們要做更多的核。很多公司在這里遇到了很多問(wèn)題，在半導體領(lǐng)域我們叫他摩爾定律。英偉達和臺積電可能已經(jīng)克服了這個(gè)問(wèn)題，而英特爾則在努力獲得下一個(gè)工藝節點(diǎn)，并增加晶體管密度。那么，量子力學(xué)中是否存在與摩爾定律等價(jià)的定律？

我們的路線(xiàn)圖展示了這種類(lèi)型的進(jìn)展。

我們也已經(jīng)建造了一個(gè) 1000 量子位的處理器，Condor。它的明確目標是突破我們在單個(gè)芯片上可以放置多少量子位的極限，突破我們在整個(gè)系統中可以放置多少架構的極限。如果看一下我們路線(xiàn)圖的早期部分，我們已經(jīng)克服了各種各樣的技術(shù)障礙，以達到這個(gè)千量子位的水平。接下來(lái)你們在創(chuàng )新路線(xiàn)圖上看到的是不同類(lèi)型的耦合器，不同類(lèi)型的技術(shù)，這些是技術(shù)上的障礙，比如半導體，它們讓我們跨越了鴻溝。

集成電路和量子技術(shù)是一樣的嗎？這是同樣的「我們需要將晶體管密度加倍」，還是一組不同的挑戰？

它們是不同的，因為通過(guò)這種模塊化方法，有些人會(huì )問(wèn)，我們可以將多少個(gè)晶體管放入單個(gè)芯片中？我們可以將多少個(gè)芯片放入一個(gè)封裝中？我們可以在系統內打包多少個(gè)？因此，它們在整個(gè)價(jià)值鏈中都需要略有不同的技術(shù)創(chuàng )新。但我們并不認為它們不可行；我們肯定將它們視為我們將在未來(lái)幾年內處理的事情。我們已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)低溫電纜測試兩個(gè)包之間的連接。這是我們計劃明年進(jìn)行的 Flamingo 演示。

你能利用傳統計算機在過(guò)程方面發(fā)生的任何事情嗎？

是的。

就像臺積電達到了三納米，你就可以把它向前推進(jìn)，或者這有什么不同嗎？

對于當今半導體領(lǐng)域發(fā)生的最新事情，沒(méi)有那么明確。但 IBM 涉足半導體領(lǐng)域已經(jīng)有幾十年了。幾年前，我們通過(guò) Eagle 甚至實(shí)現了 100 個(gè)量子位，所取得的許多工作都是因為我們擁有根深蒂固的半導體背景。舉個(gè)例子，在 100 個(gè)量子位的情況下，挑戰是如何在芯片中連接 100 個(gè)量子位？在半導體中，標準的做法是增加更多的層，但在這些超導量子電路中做到這一點(diǎn)并不容易，因為它們可能會(huì )擾亂量子位。這可能會(huì )導致他們去解碼。

但是由于我們在封裝方面的專(zhuān)業(yè)知識，我們找到了合適的材料，我們找到了正確的方法來(lái)使用我們的制造技術(shù)來(lái)實(shí)現那種多層布線(xiàn)，并且仍然可以與這 100 個(gè)量子位通信。在過(guò)去的一年里，我們進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)際上達到了 1000 個(gè)。所以這種類(lèi)型的半導體技術(shù)是根深蒂固的，我想說(shuō)的是，幾十年的經(jīng)驗很重要。

所以你要構建下一代量子計算芯片 Heron。它有 133 個(gè)量子位。該芯片是如何制造的？

為了制造下一代量子計算芯片，我們依靠先進(jìn)的封裝技術(shù)，包括多層超導金屬來(lái)封裝和連接各種超導量子位。對于 Heron，我們還使用了一種新穎的可調諧耦合器架構，這使我們能夠創(chuàng )造世界紀錄，執行雙量子位門(mén)的質(zhì)量。所有這些都是在 IBM 的標準制造設備中完成的，把芯片封裝起來(lái)，我們必須把它冷卻到低溫環(huán)境中。

所以這些量子位的棘手之處在于構建量子位有不同的方法。有人使用離子、原子、電子之類(lèi)的東西，但我們的實(shí)際上只是基材上的金屬；它們是電路。它們很像在查看標準芯片內部時(shí)可能看到的電路。但這些電路的問(wèn)題在于你可以構建，所以你基本上可以以某種方式排列它們并使用正確的材料。在這種情況下，對于超導量子位，你有一個(gè)量子位，它的諧振頻率為 5 GHz。

如果選擇了錯誤的材料，這些量子位的壽命可能會(huì )非常短。因此，當我們在 1999 年首次開(kāi)始構建超導量子位時(shí)，超導量子位的持續時(shí)間可能是兩納秒、五納秒。今天，我們已經(jīng)達到了接近一毫秒、數百微秒到一毫秒。數量上已經(jīng)長(cháng)了幾個(gè)數量級。但這需要多年的發(fā)展。在幾百微秒的時(shí)間內，我們能夠完成我們一直在討論的所有這些復雜操作，以推動(dòng)我們之前討論過(guò)的效用規模。因此，延長(cháng)使用壽命的專(zhuān)業(yè)知識取決于工程設計，取決于對材料產(chǎn)生損耗的核心部件的理解，而這正是我們擁有的專(zhuān)業(yè)知識。

整個(gè)行業(yè)的情況如何？您認為其他公司的進(jìn)展如何？

當我們想到競爭對手時(shí)，你可以想到平臺上的競爭對手，但我認為你指的更多的是硬件方面。

可以用一組簡(jiǎn)單的指標來(lái)比較量子處理器的性能。就是規模：你可以得到多少個(gè)量子位，并可靠地構建？質(zhì)量：這些量子位的壽命為你執行操作和計算提供了多長(cháng)時(shí)間？還有速度：通過(guò)這些量子處理器，你能以多快的速度執行任務(wù)和解決問(wèn)題？速度部分是量子處理器和經(jīng)典計算基礎設施之間的相互作用，因為它們彼此通信。沒(méi)有經(jīng)典計算機就無(wú)法控制量子計算機。所以你需要能夠輸入數據，輸出數據并在經(jīng)典方面進(jìn)行處理。

規模，質(zhì)量，速度。我們使用超導量子位的方法，據我們所知，我們可以以一種非常強的方式擊中這三個(gè)量子位。規模，超過(guò) 1000 個(gè)量子位。利用現有的技術(shù)，我們已經(jīng)可以構建多達 1000 個(gè)量子位。從質(zhì)量上來(lái)說(shuō)，我們即將發(fā)布的 Heron 具有最好的閘門(mén)質(zhì)量。柵極的質(zhì)量已經(jīng)在一個(gè)大型設備上展示過(guò)了。然后是速度，就執行時(shí)間而言，對于某些時(shí)鐘速率，我們是在微秒的數量級上，而其他方法可能要慢一千個(gè)數量級。

再和半導體做一個(gè)比較，在半導體領(lǐng)域，有一種多模式光刻技術(shù)。臺積電在 EUV 上下了很大的賭注，這讓他們取得了進(jìn)展。英特爾不得不在這方面做出重大轉變。IBM 在做超導體，低溫學(xué)，基材上的金屬，在這里，有些人在做原子上的光學(xué)鑷子。你腦子里是否有這樣的想法，「我們最好關(guān)注一下這個(gè)，因為這可能是我們真正需要的流程創(chuàng )新」？

我認為總的來(lái)說(shuō)，我們總是在跟蹤正在發(fā)生的事情。你總是能看到各種不同技術(shù)的最新創(chuàng )新。

在這一點(diǎn)上，與半導體相比是否恰當？

整個(gè)系統是完全不同的。架構不是那么兼容。在某種程度上，對于半導體節點(diǎn)，可能會(huì )有一些專(zhuān)門(mén)知識來(lái)解釋你如何布線(xiàn)和布局。在這里，在某一層之上，在計算平臺方面也會(huì )有共性，量子電路是如何產(chǎn)生的。軟件層可能是相似的，但實(shí)際的物理硬件是非常不同的。

量子計算有商業(yè)壓力嗎？這對一家大型上市公司來(lái)說(shuō)是很大的成本。

我認為關(guān)鍵是，我們的使命是把有用的量子計算帶給世界。我在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)工作了 20 年了。我們從未如此接近能夠創(chuàng )造出真正有價(jià)值的東西。當你看我們的團隊時(shí)，我們都是為了這個(gè)使命而團結一致的。我們剛開(kāi)始只是把它放到云端，建立社區?，F在，我們從根本上把它看作一種工具，它將改變用戶(hù)執行計算的方式。所以這里一定有價(jià)值，我也希望有價(jià)值。我們已經(jīng)看到了高性能計算社區是如何進(jìn)步的，你也可以看到人工智能和其他一切的發(fā)展。我們建立它，我們將圍繞它建立社區，我們將創(chuàng )造價(jià)值。

人工智能的需求正在飆升。這個(gè)行業(yè)很火。我們要看看這些產(chǎn)品是否能持久使用，但消費者對它們似乎確實(shí)有需求。這就意味著(zhù)很多人想要很多 Nvidia H100 芯片。它只專(zhuān)注于一種處理器。你認為量子系統會(huì )進(jìn)入我們將在其上運行大量人工智能工作負載的領(lǐng)域嗎？比如未來(lái)的人工智能工作負載。

人工智能領(lǐng)域發(fā)生的事情是驚人的，但量子計算機還沒(méi)有到成為商品的地步，我們只是購買(mǎi)了大量的芯片。你不是在制造數以百萬(wàn)計的芯片。但我們要建立這個(gè)基于量子計算的超級計算機，它將非常擅長(cháng)某些類(lèi)型的任務(wù)。所以我實(shí)際上看到的框架是，你已經(jīng)有了你的人工智能計算集群。今天人們運行工作負載的方式，是在自己的普通電腦上運行一些部分同時(shí)將部分工作被傳送到云，發(fā)送到超大規模機，其中一些將使用人工智能計算節點(diǎn)。

我們也看到了量子是如何進(jìn)入的。它將成為整個(gè)云訪(fǎng)問(wèn)領(lǐng)域的另一部分，在那里你將遇到一個(gè)問(wèn)題，你將把它分解。你將有一部分運行在經(jīng)典計算上，一部分可能運行在人工智能上，另一部分將利用我們所說(shuō)的量子中心超級計算。這是解決這部分問(wèn)題的最佳地點(diǎn)。然后它又回來(lái)了，你得把它們縫合在一起。因此，從 IBM 的角度來(lái)看，我們經(jīng)常談?wù)摶旌显?，混合云將所有這些部分連接在一起。區別就在于在那里建造量子中心的超級計算機。

我們現在已經(jīng)討論了很多關(guān)于超導的問(wèn)題，超導需要一個(gè)非常冷的數據中心。對于任何在 IBM 數據中心之外的人來(lái)說(shuō)，這種情況在相當長(cháng)一段時(shí)間內都不會(huì )發(fā)生。

我要說(shuō)的是。當我在這個(gè)領(lǐng)域讀博士研究超導量子位的時(shí)候。我們需要這些冰箱，我們需要把這些巨大的液氦罐推上來(lái)，每三天裝滿(mǎn)一次，以保持低溫。這是一個(gè)物理實(shí)驗。在低溫學(xué)方面已經(jīng)有了一些創(chuàng )新，把它們插上電源，它們就能一直運行，它們可以運行多年，把你的有效載荷保持在合適的溫度下?，F在，在推動(dòng)基礎設施規模的低溫方面，我們也看到了創(chuàng )新。我們將發(fā)展未來(lái)的數據中心，就像今天的數據中心已經(jīng)發(fā)展到可以處理增加的計算資源一樣。我們將攜手合作建立這些量子數據中心。我們在波基普西有一個(gè)量子數據中心，它承載著(zhù)我們大部分的系統，我們計劃進(jìn)一步擴大它。

當你談?wù)摂祿行臅r(shí)，它的挑戰性要小得多。就像 AWS 可以讓你擺脫工作負載一樣。我敢肯定，IBM 對于它的云能夠做什么，以及你將允許用它的云計算做什么，都有自己的規則和規定。你快進(jìn)量子，人們擔心有一天你會(huì )用量子破解 AES 加密，然后世界將崩潰，因為世界運行在 AES 加密上。你有沒(méi)有想過(guò)：有些事情是我們不應該允許人們做的？當我們構建云系統時(shí)，我們應該確?？刂频轿?？

這種類(lèi)型的討論肯定有線(xiàn)索，尤其是在整個(gè)社區。就我個(gè)人而言，我看到的是加密，我們已經(jīng)知道有量子安全的加密標準。有趣的是，就 IBM 量子而言，我們的使命是為世界帶來(lái)有用的量子計算。另一方面是讓世界變得量子安全。我們想要真正幫助客戶(hù)弄清楚如何將他們的加密標準更新到量子安全的標準。它們的存在。NIST 已經(jīng)批準了其中的一些標準，這主要是推動(dòng)整個(gè)行業(yè)、銀行、商業(yè)采用這些標準的慣性因素。

我無(wú)法讓人們停止使用四字符密碼。你會(huì )和他們談?wù)剢幔?/strong>

是的，這就是挑戰所在。這幾乎是一個(gè)社會(huì )挑戰，需要克服才能實(shí)現。除去這些，如果我們看看量子計算機能做什么或不能做什么，老實(shí)說(shuō)，我認為我們只需要看看人工智能正在發(fā)生什么，看看過(guò)去在高性能計算方面做了什么。同樣，不是每個(gè)人家里都有一臺高性能的電腦。所以我們期望很多框架是非常相似的。所以我擔心在早期設置太多的保護措施會(huì )扼殺進(jìn)步，扼殺早期的發(fā)展。

這種對話(huà)現在正在人工智能領(lǐng)域以一種更加激烈的方式進(jìn)行。這幾乎就像兩個(gè)宗教在競爭人工智能的未來(lái)：「只要盡可能快地跑」和「我們應該有更多的安全」。這可能會(huì )在 OpenAI 發(fā)生的事情中達到高潮。

這是正確的。

我們仍然不知道是不是這樣。但這是一種關(guān)于混亂的說(shuō)法，確實(shí)存在。量子有這樣的東西嗎？有沒(méi)有量子研究人員會(huì )說(shuō)，「那個(gè)人失控了」？

不，我想說(shuō)，我們還沒(méi)有到那個(gè)階段。但也有負責任的量子計算計劃。有很多事情都在關(guān)注它，我認為在從這些人工智能故事中學(xué)習目前正在發(fā)生的事情方面有很多值得借鑒的地方。

除了純粹的娛樂(lè )價(jià)值之外，你在思考路線(xiàn)圖和構建系統的過(guò)程中引入了人工智能加速主義，這是什么？

在我們的計算機峰會(huì )上，我們也在討論，我們在 IBM 有沃森，我們引入了一些 GenAI 方法來(lái)幫助用戶(hù)在 Qiskit 中編程。我們在那里建了一個(gè)引擎來(lái)幫助用戶(hù)編寫(xiě)我們將要預覽的代碼。另一件事是，將問(wèn)題轉化為可以在物理硬件上運行的正確電路是一項非常具有挑戰性的任務(wù)。我們稱(chēng)之為平移：如何將一個(gè)映射到另一個(gè)。

我們的團隊實(shí)際上使用了人工智能方法來(lái)找到更優(yōu)的路徑。人工智能影響著(zhù)我們加速量子的方式，這真的很有趣。還有另一方面，我們正在研究量子如何真正提高人工智能的分類(lèi)方法。所以這些都以某種方式聯(lián)系在一起。

人工智能系統需求的爆炸式增長(cháng)是否改變了你們的路線(xiàn)圖？一年前，還沒(méi)有 ChatGPT?，F在我們正處于這個(gè)階段的尾聲。每個(gè)人都在說(shuō)人工智能無(wú)處不在。這個(gè)行業(yè)只是對流行語(yǔ)有所反應。這對你有影響嗎？

這種人工智能的潮流確實(shí)是突然出現的，也是我們路線(xiàn)圖的一部分。這是一種創(chuàng )新，現在我們想把它融入我們想要推動(dòng)的產(chǎn)品中。所以從微觀(guān)的角度來(lái)說(shuō)，確實(shí)如此。在更宏觀(guān)的意義上，我只是說(shuō)，看到對計算能力的巨大興奮總是很酷。如果人們更多地關(guān)注人工智能，讓量子技術(shù)暫時(shí)擺脫困境，那就沒(méi)那么糟糕了。

量子一直被承諾解決一些問(wèn)題：分子行為、蛋白質(zhì)圖譜。其中一些問(wèn)題已經(jīng)被人工智能非常直接地解決了。人工智能在問(wèn)題集方面的擴展范圍或者它可以做的事情與想要用量子完成的事情具有競爭力之間是否存在重疊？

對于分子問(wèn)題可以在這里解決，我不是最頂尖的專(zhuān)家。但我至少可以說(shuō)，我們知道有一定規模和一定規模的問(wèn)題，在超級計算資源方面，推高峰，推邊界，達到用戶(hù)實(shí)際可以模擬的最大極限。再一次，我不知道有多少可以用人工智能近似方法來(lái)觀(guān)察，但即使這樣，它仍然是近似方法。這就是量子的真正意義，它能讓人們以不同的方式看待它。

當你看到你現在擁有的東西——你有合作伙伴，你有潛在客戶(hù)，你有感興趣的人——你對社區最大的興趣是什么？

有一些是使用不同的材料。例如，能源部，Oak Ridge 國家實(shí)驗室，那些已經(jīng)在使用高性能計算的機構。他們對使用我們的平臺非常感興趣。波音公司實(shí)際上已經(jīng)和我們合作了很長(cháng)一段時(shí)間。他們只是在研究超級棘手的問(wèn)題，比如材料的復合材料和材料層，以及如何最好地排列它們。它們有成千上萬(wàn)的變量，這些變量是巨大的，在經(jīng)典計算機上根本無(wú)法工作。我們一直在與他們合作，了解如何將他們的問(wèn)題映射到量子。然后是金融服務(wù)業(yè)。你有很多參與者在關(guān)注投資組合優(yōu)化，試圖理解所有這些事情。

這始終是投資組合優(yōu)化。歸根結底，這就像波音公司在做一些很酷的事情和投資組合優(yōu)化。它總是潛伏在后臺的某個(gè)地方。

你可以把它想象成一個(gè)獨立的本地托管服務(wù)，他們可以與他們的研究人員、其他可能想要使用它的合作大學(xué)機構建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò )和生態(tài)系統。這就是我的想法。我們有主要的數據中心和云訪(fǎng)問(wèn)系統。還有一些其他的驅動(dòng)區域生態(tài)系統的因素。事實(shí)上，我們明年將在德國圍繞我們的系統建立一個(gè)歐洲數據中心，因為在不同的地方，人們關(guān)心他們的數據是如何處理的。這樣你就不用把信息發(fā)送到海外了。因此，在這個(gè)層面上，我們當然可以在如何管理用戶(hù)數據等服務(wù)方面建立這種靈活性。

你有沒(méi)有遇到過(guò)量子系統一號的客戶(hù)說(shuō)，我應該等一等的？這在量子超級計算機上是如何工作的呢？量子計算機是否存在升級周期？

即使有了我們的系統，我們實(shí)際上也隨著(zhù)時(shí)間的推移對其進(jìn)行了升級。舉個(gè)例子，我們剛剛宣布，我們在日本與東京大學(xué)合作的系統升級到了 127 量子位的 Eagle 處理器。但是從量子系統一號到量子系統二號的基礎設施來(lái)說(shuō)，是完全不同的。量子系統一號的偉大之處在于它首次展示了我們幾乎可以把這些東西放在任何地方，比如自助餐廳。你不需要在物理實(shí)驗室里才能讓它們發(fā)揮作用。

人們知道量子計算機在那里嗎？有標志嗎？

很難錯過(guò)。這個(gè)玻璃盒子就是……實(shí)際上，有趣的是我們與供應商 Goppion 合作，他們負責制作包裹《蒙娜麗莎》的玻璃來(lái)幫助我們建造系統的外殼。

量子系統二號也是。

量子系統二號是全新水平的基礎設施。但它是按比例設計的。這就是它固有的可升級性和模塊化。你想增加處理器的數量，增加低溫冷卻環(huán)境？我們可以這么做。像樂(lè )高，像模塊化的積木。你想增加控制電子設備的數量嗎？我們可以這么做。你想要增加與量子計算機交互的經(jīng)典計算量？我們也可以這樣做。這就是量子系統二號背后的理念，它實(shí)際上是為了在數據中心環(huán)境中以模塊化的方式進(jìn)行可擴展性而設計的。

因此，IBM 宣布推出新芯片、新超級計算機、量子系統二號和新路線(xiàn)圖。如果您只是一個(gè)普通人，并且正在關(guān)注超級計算機的發(fā)展速度，那么您應該注意什么？

必須注意這樣一個(gè)事實(shí)：開(kāi)始并了解量子計算實(shí)際上并不難。明天可以使用一整套資源對量子計算機進(jìn)行編程。我們已經(jīng)制定了這個(gè) 10 年路線(xiàn)圖，并且我們正在構建這個(gè)生態(tài)系統并推動(dòng)新一代芯片和系統的發(fā)展，我們希望培養未來(lái)的開(kāi)發(fā)人員。因此，如果有興趣學(xué)習使用量子計算機并參與其中，那么這里有巨大的成長(cháng)機會(huì )。我

要建立一個(gè)完整的行業(yè)，并將其構建為一個(gè)與當今最高性能計算機無(wú)縫協(xié)作的計算機平臺，將需要大量的人才。