Evelyn Zhang

量子計(jì)算機(jī)變得越來越真實(shí)和“接地氣”?；仡?019年，谷歌、亞馬遜、微軟、Rigetti Computing和IBM等巨頭都在這一領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。

谷歌宣布“量子霸權(quán)”（quantum supremacy）成為這一領(lǐng)域最熱門的一大“重磅事件”。2019年10月23日，谷歌在科學(xué)雜志《自然》（Nature）雜志上發(fā)表的一篇新文章中正式宣布，它已經(jīng)取得了量子霸權(quán)。這意味著研究的全部細(xì)節(jié)是公開的，更廣泛的科學(xué)界可以對(duì)其全面審查。同時(shí)，它給了漫漫探索中的人們一針“強(qiáng)心劑”——證明利用量子力學(xué)規(guī)則，確實(shí)能夠解決當(dāng)前經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法處理的復(fù)雜難題。

谷歌表示其54量子位的Sycamore處理器能夠在200秒內(nèi)完成計(jì)算，而世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要1萬年的時(shí)間才能完成。谷歌還表示，它計(jì)劃通過在2020年將其量子計(jì)算機(jī)作為云計(jì)算服務(wù)提供給外部用戶，這無疑是在叫板IBM。

但隨后，“被打敗”的IBM表示，在一個(gè)經(jīng)典系統(tǒng)上完成同樣的任務(wù)只需2.5天，而不是谷歌所說的1萬年。IBM表示，在估計(jì)其傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算所需的時(shí)間時(shí)，谷歌“未能充分考慮足夠的磁盤存儲(chǔ)空間”。

Forrester分析師布萊恩·霍普金斯（Brian Hopkins）表示：“我們將周期放得很長(zhǎng)。我們將有很多黑暗的時(shí)代，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)什么都不會(huì)發(fā)生。”“有一天，新事物將真正改變世界?！?/p>

量子計(jì)算仍然是一個(gè)高度實(shí)驗(yàn)性的領(lǐng)域，受限于超小型計(jì)算機(jī)的困難物理特性，也受限于將機(jī)器冷卻到絕對(duì)零度，以防止外界干擾計(jì)算的難度。但是，如果工程師和科學(xué)家能夠繼續(xù)這一進(jìn)展，量子計(jì)算機(jī)將有助于解決在當(dāng)今經(jīng)典計(jì)算機(jī)上實(shí)際上不可能解決的計(jì)算問題。

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)機(jī)制涵蓋了從智能手表到超級(jí)計(jì)算機(jī)的所有內(nèi)容，通常將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為代表1或0。量子計(jì)算機(jī)則使用一種稱為qubit的不同方法，通過一個(gè)稱為疊加的概念存儲(chǔ)兩者的組合。另一個(gè)因素是糾纏，它可以連接兩個(gè)分開的量子比特狀態(tài)。

這就可以鏈接多個(gè)量子位的狀態(tài)，從而使量子計(jì)算機(jī)可以一次探索許多可能的解決方案。每增加一個(gè)新的量子位，量子計(jì)算機(jī)就可以探索兩倍數(shù)量的可能解決方案，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)則無法實(shí)現(xiàn)成倍的增長(zhǎng)。

但是，量子計(jì)算機(jī)是挑剔的。很難使量子位保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間來得出有用的結(jié)果。與量子位通信的行為會(huì)干擾它們。工程師希望加入糾錯(cuò)技術(shù)，以便量子計(jì)算機(jī)可以解決更廣泛的問題。

很多人是量子計(jì)算的懷疑論者。甚至對(duì)此技術(shù)的某些支持者都承認(rèn)，我們距離高性能量子計(jì)算機(jī)還非常遙遠(yuǎn)。但是，量子計(jì)算已經(jīng)是一門真正的生意。三星、戴姆勒、本田、摩根大通和巴克萊都是量子計(jì)算的客戶。華為、阿里巴巴、百度、英國(guó)電信等全球高科技公司，都為量子計(jì)算機(jī)研發(fā)投入了大量研究力量。

據(jù)咨詢公司德勤（Deloitte）的預(yù)測(cè)，到2020年，量子計(jì)算機(jī)上的支出將達(dá)到數(shù)億美元，到2030年代將達(dá)到數(shù)百億美元。中國(guó)、歐洲、美國(guó)和日本已將數(shù)十億美元投入到投資計(jì)劃中。福特和微軟表示，適用于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)的流量仿真技術(shù)已經(jīng)顯示出實(shí)用性。

全球知名創(chuàng)投研究機(jī)構(gòu)CBinsights 2019年發(fā)布的《20家布局量子計(jì)算的科技巨頭》（20 Corporations Working On Quantum Computing）報(bào)告中，還盤點(diǎn)了世界上投資研發(fā)量子計(jì)算技術(shù)的20家科技公司，以及其研發(fā)目標(biāo)。

量子計(jì)算機(jī)將扮演什么角色？

目前，量子計(jì)算機(jī)主要用于研究。但是，具有主流結(jié)果的應(yīng)用程序可能會(huì)問世。量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，有望通過提供對(duì)分子物理學(xué)的見解來創(chuàng)建新材料、新藥物等等。量子計(jì)算機(jī)還可以通過處理大量可能采取措施的情況下的數(shù)字來幫助進(jìn)一步優(yōu)化金融投資、交付路線和航班。

它們也將用于破解當(dāng)今的加密密鑰機(jī)制。適用于量子計(jì)算未來的新密碼學(xué)已經(jīng)在逐漸建立和成形。

另一個(gè)有希望的應(yīng)用是AI，雖然這上面要花的時(shí)間比較多，可能得等上好幾年才會(huì)有更值得一提的案例出現(xiàn)。

“最終，我們將能夠徹底改造機(jī)器學(xué)習(xí)?！?Forrester分析師布萊恩·霍普金斯（Brian Hopkins）稱。但是，到2019年為止，量子計(jì)算將需要多年的穩(wěn)定工作。“變革性的收益是真實(shí)的和巨大的，但與現(xiàn)實(shí)相比，它們?nèi)匀痪哂懈嗟目苹煤屠碚撘饬x?！?/p>

◎ 來源|前瞻網(wǎng)（有刪減）