量子計(jì)算被寄予厚望 科技巨頭們展開廝殺

• 2018年8月21日 ZhangHongYuan來(lái)源：新浪科技 1330 87
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  2018-2023年中國(guó)科技金融行業(yè)發(fā)展全景調(diào)研與投資趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告

  科技金融是指將金融與高科技產(chǎn)業(yè)進(jìn)行融合，專門設(shè)計(jì)一系列配套的政策制度、金融產(chǎn)品和服務(wù)來(lái)推動(dòng)高科技成果轉(zhuǎn)化。科技金融主要體現(xiàn)了高科技產(chǎn)業(yè)向金融行業(yè)進(jìn)行融資的過程，反映了各主體在融資活...

隨著量子計(jì)算機(jī)逐步發(fā)展，由各種各樣軟件創(chuàng)業(yè)公司組成的生態(tài)系統(tǒng)也開始涌現(xiàn)出來(lái)。

英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志近日撰文稱，雖然許多科技巨頭和各國(guó)政府都在努力發(fā)展量子計(jì)算，但這項(xiàng)技術(shù)有可能遭遇過度炒作，導(dǎo)致其從春天邁入冬天。然而，這項(xiàng)技術(shù)潛力確實(shí)巨大，所以最終還是會(huì)迎來(lái)火熱夏天。

以下為文章全文：

事后看來(lái)，計(jì)算似乎天生要通過電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但實(shí)際上，一直到1930年代末期，這一點(diǎn)仍然沒有完全明確。1930年代初，美國(guó)工程師范內(nèi)瓦·布什(Vannevar Bush)開發(fā)了一臺(tái)機(jī)械電腦，由齒輪、滑輪和連桿組成，動(dòng)力則來(lái)自電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。他的這臺(tái)名為“微分分析器”(Differential Analyser)的機(jī)器要占據(jù)一個(gè)小房間，能夠解開最多18個(gè)變量的方程式。

量子計(jì)算如今被寄予厚望，即便是當(dāng)今全世界速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)也可能被它遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后——至少在解決某些問題時(shí)的確如此。但現(xiàn)在，它也處在跟當(dāng)初的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相似的發(fā)展時(shí)期。

原型已經(jīng)可以發(fā)揮作用，但還無(wú)法確定這種設(shè)備最終會(huì)變成什么形態(tài)。例如，重要問題在于：“量子位”(相當(dāng)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)里的晶體管)是否只能放置在一個(gè)冷卻至超低溫的超導(dǎo)線圍成的細(xì)小圓環(huán)中，將離子束縛在磁場(chǎng)內(nèi)，還是可以依賴于其他的技術(shù)。

隨著量子計(jì)算機(jī)逐步發(fā)展，由各種各樣軟件創(chuàng)業(yè)公司組成的生態(tài)系統(tǒng)也開始涌現(xiàn)出來(lái)。大型企業(yè)、風(fēng)險(xiǎn)投資家和各國(guó)政府都在積極投入，為越來(lái)越多的新企業(yè)提供資金。一家名為“量子計(jì)算報(bào)告”(The Quantum Computing Report)的網(wǎng)站最近列出了其中的70家公司，他們很多都希望為這種新的設(shè)備編寫軟件(超過三分之一都以字母“Q”打頭)。

在這個(gè)新興行業(yè)中，谷歌、IBM、微軟等科技巨頭卻展開了一場(chǎng)廝殺，希望能把開發(fā)者吸引到各自的量子平臺(tái)上。有的內(nèi)部人士已經(jīng)開始發(fā)出警告：這個(gè)行業(yè)的步子有點(diǎn)過大，甚至預(yù)計(jì)會(huì)因?yàn)楹芏辔茨軐?shí)現(xiàn)的承諾而引發(fā)“量子寒冬”。

很多人都認(rèn)為，量子計(jì)算引發(fā)的興奮之情會(huì)成為新一輪炒作周期的起點(diǎn)。但這項(xiàng)技術(shù)的確具備巨大的潛力，所以才需要對(duì)其加以重視。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)以“比特”為單位進(jìn)行“思考”，對(duì)應(yīng)的值不是0就是1。量子位卻具備“疊加態(tài)”，也就是可以同時(shí)處于兩種“形態(tài)”。另外一個(gè)重要的量子概念是“糾纏”：量子位可以連接，所以一個(gè)量子位上的操作會(huì)影響被糾纏的量子位，使得它們的處理能力得到并行控制。

第一項(xiàng)功能可以讓計(jì)算機(jī)具備巨大的內(nèi)存。疊加態(tài)意味著每個(gè)量子位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力可以翻倍。而64量子位計(jì)算機(jī)足以存儲(chǔ)18 quintillion的數(shù)字(1 quintillion是1后面跟20個(gè)零)。之后可以通過糾纏來(lái)實(shí)現(xiàn)光速操作。量子位根據(jù)適合某個(gè)問題的算法來(lái)設(shè)置。系統(tǒng)會(huì)一直應(yīng)用量子力學(xué)原則，直到它達(dá)到能夠代表答案的那個(gè)狀態(tài)。

要做到這一點(diǎn)是極其困難的。雖然研究人員掌握了配置量子位的藝術(shù)，但要讓它們毫無(wú)瑕疵地運(yùn)行仍然難以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿魏蔚耐獠坑绊?例如震動(dòng)或熱量)都會(huì)導(dǎo)致這些精密的設(shè)備丟失1和0的疊加態(tài)，也就是發(fā)生“退化”，所以它們必須完全絕緣(因此就要借助超低溫來(lái)放慢原子的移動(dòng)速度)。

還需要借助其他許多量子位來(lái)探測(cè)和糾正各種錯(cuò)誤。由于至少10年內(nèi)似乎無(wú)法獲得大量量子位，所以直到最近，研究人員都沒有思考如何將量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于實(shí)踐。但在兩年前，當(dāng)硬件廠商開始開發(fā)具備兩個(gè)以上量子位的機(jī)器時(shí)，這種情況開始發(fā)生變化。

進(jìn)入Q時(shí)代

IBM在2016年引領(lǐng)了這一趨勢(shì)，率先推出了5量子位計(jì)算機(jī)，之后在2017年推出20量子位計(jì)算機(jī)。該公司在去年11月發(fā)布了最新的“量子處理器”(QPU)，總共擁有50個(gè)量子位，比英特爾的多出1個(gè)。

但這兩款機(jī)器都在今年3月被擁有72個(gè)量子位的谷歌Bristlecone超過。還有一家名為Rigetti的創(chuàng)業(yè)公司最近宣布，他們開發(fā)了一款128量子位系統(tǒng)(雖然更多未必意味著更好：有些量子位比其他量子位更容易出錯(cuò)，而且目前缺乏公認(rèn)的基準(zhǔn)來(lái)衡量它們的質(zhì)量)。與此同時(shí)，經(jīng)典計(jì)算機(jī)越來(lái)越善于模仿量子計(jì)算機(jī)(最多大概能達(dá)到50量子位的水平)，因而可以簡(jiǎn)化算法和應(yīng)用的測(cè)試過程。

這種發(fā)展速度最近獲得了量子力學(xué)領(lǐng)域的一位泰斗的贊賞，他就是加州理工學(xué)院的約翰·普利斯吉爾(John Preskill)?！皳碛?0到100個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)在完成任務(wù)時(shí)的表現(xiàn)可以超過如今的經(jīng)典數(shù)字計(jì)算機(jī)?！彼谡撐闹袑懙?，他將這類設(shè)備稱作“嘈雜中型量子”(NISQ，所謂“嘈雜”(noisy)指的是量子位仍然會(huì)在某些時(shí)候易于犯錯(cuò)。)

創(chuàng)業(yè)公司QxBranch的邁克爾·布雷特(Michael Brett)認(rèn)為，大公司都在努力探索量子計(jì)算機(jī)可能給他們帶來(lái)什么影響?；瘜W(xué)巨頭巴斯夫和杜邦都希望了解這項(xiàng)技術(shù)能否幫助其“計(jì)算”有用的新材料的結(jié)構(gòu)，例如通過催化劑減少生產(chǎn)化肥所需的能量。包括巴克萊和摩根大通在內(nèi)的銀行則希望借助這項(xiàng)技術(shù)來(lái)完成調(diào)節(jié)組合風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)。游戲開發(fā)商感興趣的則是利用量子計(jì)算讓視頻游戲更加栩栩如生。

由于量子計(jì)算人才短缺，企業(yè)往往需要借助創(chuàng)業(yè)公司的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)這些工作，所以創(chuàng)業(yè)公司就扮演了咨詢師的角色。這也給這些新的公司帶來(lái)了收入，讓他們獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以便在日后開發(fā)真正的軟件。Zapata Computing就是一個(gè)典型例子：這家從麻省理工學(xué)院分拆出來(lái)的公司由多位博士組成，他們開發(fā)了許多書面形式的程序。用他們的老板克里斯多夫·薩沃伊(Christopher Savoie)的話說(shuō)，這“就像是活頁(yè)樂譜”。

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