IBM打造云访问量子计算机 规模仅相当于D-Wave系统的四百分之一

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IBM打造云访问量子计算机 规模仅相当于D-Wave系统的四百分之一

玄学酱 2017-09-01 10:26:00 浏览1155
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IBM公司表示其将通过自家云平台构建商用型量子计算系统,但D-Wave则宣称其拥有一套规模达前者四百倍的量子计算机。

量子计算有望在某些任务(例如规模极大的数字运算)领域全面超越现有计算机的处理能力。

其采用量子位——即qubit——作为基本单位,这意味着在量子力学概念当中,其可表达二进制中的1或0值(量子基态)或者二者之间的值或各间值之和; 即表现出叠加态。因此,一qubit可用于同时表示1、0或者任何以此基态为基础的量子叠加值。

在我们演奏长笛时,长笛管内会产生表现为声波的驻波,外加一系列谐波——这些谐波属于驻波的倍数性高频。这些波全部在长笛之内共存,而我们所听到的实际为整体组合波。在量子计算当中,我们也需要使用诸如缠结在内的各类量子力学现象。我们可以将拥有n个量子位的量子计算机理解为可同时处于2n个不同状态的任意叠加值之内。

蓝色巨人目前已经拥有一套能够实际使用的5-qubit量子计算机。该公司还计划在未来几年内建立起包含约50个量子位的商用IBM Q系统,其将表现出远超现有经典系统的处理能力,同时可与各业务核心合作伙伴协作以开发能够充分发挥此类系统量子速度优势的应用程序。

根据IBM公司的观点,量子计算的初期亦是最具可能性的应用方式之一,在于支持化学领域。该公司指出:“即使是对于像咖啡因这样的简单分子,分子中的量子态细粒数量仍然相当惊人——科学家能够构建的所有常规计算机制的存储与处理能力都不足以对其加以运算……如果将目标扩展至更为复杂的分子,则量子计算机将能够较经典计算机架构更准确地预测分子的化学性质。目前潜在的量子计算应用领域(即现有经典计算架构所无法有效解决的问题)包括分子与化学作用、供应链内最佳路径、财务数据与风险建模以及安全性强化等等。

IBM公司系统部门高级副总裁Tom Rosamilla表示:“我们设想利用IBM Q系统与我们的传统高性能系统产品加以结合,从而解决各类目前无法处理的问题,且其中还存在着巨大且未经开发的价值。”

IBM公司已经发布了其Quantum Experience(量子体验)网站,并开始在IBM云环境下提供相关功能,允许远程用户接入以尝试其量子计算机。根据我们得到的消息,在推出后的不到一年时间之内,约有4万名用户在Quantum Experience之上运行了超过27万5千次实验。

目前Quantum Experience网站提供:

  • 应用程序编程接口,允许开发人员及程序员们在IBM的现有5-qubit量子计算机与经典计算机之间构建接口,且无需掌握任何量子物理学背景知识。
  • 网站当中还提供一套经过升级的模拟器,能够对高达20 qubit进行电路建模。
  • 在2017年上半年,IBM公司计划为其Quantum Experience发布一套完整的软件开发套件,旨在帮助用户构建简单的量子应用程序及软件项目。

IBM公司的Quantum API规格目前已经在GitHub上公布,且同时提供多套简单脚本以演示该API的功能。

IBM公司打造云访问量子计算机,规模仅相当于D-Wave系统的四百分之一

IBM公司量子计算科学家Hanhee Paik(图左)与Sarah Sheldon(图右)在位于纽约州约克镇IBM T J Watson研究中心内的IBM Q实验室中检查开放式稀释冷温室内的硬件。点击图片可查看硬件细节。

IBM公司量子计算发展史:

IBM公司位于纽约州约克镇的T J Watson研究中心已经取得了一系列量子计算发展成就:

  • 去年5月,研究人员们建立起一块具有5个超导量子位的量子计算处理器,并可通过公有云进行访问。时任IBM公司研究部门高级副总裁兼主管的Arvind Krishna表示:“这一刻标志着量子云计算的正式诞生。”

根据我们的理解,这是一种对量子计算的营销性炒作,因为“IBM公司亦承认,需要50 qubit级别的处理架构才能超越目前的超级计算机设备。”

  • 2015年4月,IBM公司表示其工程师已经能够第一次同时检测并测量bit翻转与相位翻转的量子误差。
  • 2012年2月,IBM公司利用超导器件发现了一种将量子位的量子相干性扩展至100微秒的方法,这一水平较此前的记录高2到4倍。
  • 2000年,IBM公司研究员Issac Chuange利用氟原子建立起一台简单的5-qubit量子计算机。

Krishna认为:“在Watson与区块链之后,我们坚信量子计算将通过IBM Cloud平台提供大量极为强劲的服务方案,且能够成为一波足以驱动各个行业迎接下一轮创新时代的技术基石。”

评论观点

在这里,我们看到的是IBM公司深入的科学研究能力及其强大营销机器的协同运作,这一切使得HPE实验室的成果就像是孩子手中的乐高玩具。

不过最重要的问题是,IBM公司的研究人员与工程师们能否在未来几年内构建起50-qubit系统?或者具体来说,在2022年实现?另外,这一切努力真的能够相较于性能卓越的经典计算机架构带来有意义的价值回报?不少人认为真正能够实际使用的量子计算机还需要数十年才能开发完成。也许事实确实如此,但蓝色巨人等众多技术巨头的营销行动仍然将我们的注意力牢牢凝聚在这一新兴技术成果身上,因此我们恐怕很难作出真正准确的判断。

谷歌公司同样在规划一套50-qubit系统,并已经完成了一套带有超导电路的9-qubit系统的开发工作。

D-Wave公司表示其已经拥有一套2000-qubit量子计算机,并在GitHub上为其量子计算机发布了qbsolv编译器。不过对于D-Wave的系统是否属于真正的量子计算机尚存在一些争议——尽管谷歌与美国宇航局已经分别购买了一套,并对其效果表示满意。

D-Wave公司的官方网站上列举了大量与其2000-qubit系统相关的奇怪例子,包括“这是一套包含2000个微小超导器件的网格,即qubit,其以接近绝对零度的条件运行。”

微软公司的研究人员则表示我们将在2025年迎来真正的量子计算机。

IBM公司的5-qubit系统看起来尚远不及D-Wave打造的2000-qubit系统。大家可能觉得既然D-Wave已经实现了2000-qubit,那么IBM应该能够把这套系统的体积缩小到其四百分之一。不过这可是量子力学,其最基本的原理就是两种情况可以同时为真——所以到底是怎么回事,我们也搞不清楚。






原文发布时间为:2017年3月7日 
本文作者:作者:赵东
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