IBM低調(diào)發(fā)布具有五個(gè)量子位對(duì)的量子計(jì)算機(jī)

　　提及量子計(jì)算，人們最先聯(lián)想到的應(yīng)該就是它的神秘、復(fù)雜，而量子計(jì)算機(jī)的理論依據(jù)和原型機(jī)建造更是讓 Google 和 NASA 這樣的頂尖科技機(jī)構(gòu)都感覺(jué)棘手。

　　但是就在本月 4 日，一向低調(diào)的IBM 首次面向全世界發(fā)布可在線訪問(wèn)的量子計(jì)算機(jī)。該量子計(jì)算機(jī)的處理器具有五個(gè)量子位，由位于紐約附近的約克鎮(zhèn)高地的研究者進(jìn)行維護(hù)。任何人都可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件接口對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，當(dāng)然，前提是訪問(wèn)者知道怎么進(jìn)行基本的量子計(jì)算。量子計(jì)算機(jī)不再像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣用「1」和「0」代表信息狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)它而言，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)束手無(wú)策的具有指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的問(wèn)題都不過(guò)是小菜一碟。

　　IBM 的量子云服務(wù)軟件界面截圖

　　普通人估計(jì)不是每天都有機(jī)會(huì)要用得上這項(xiàng)新服務(wù)，但對(duì)于那些還在辛苦地自制可用量子計(jì)算機(jī)的人來(lái)說(shuō)，IBM 絕對(duì)是他們的福星。

　　對(duì) IBM 自身來(lái)說(shuō)，適時(shí)推出量子計(jì)算機(jī)可以讓外界認(rèn)可和支持他們現(xiàn)在在做的工作。況且，對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算很不容易，IBM 也需要外界援助。德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)量子信息研究院的教授 David DiVincenzo 認(rèn)為：「開放量子計(jì)算機(jī)的在線服務(wù)不光是讓 IBM 在計(jì)算上獲得優(yōu)勢(shì)，還可以從別人對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研究中發(fā)現(xiàn)未來(lái)工作的新思路。」這位量子計(jì)算的先驅(qū)認(rèn)為 IBM 今天的發(fā)布會(huì)對(duì)全世界而言都將意義非凡。

　　許多研究者有望依靠量子計(jì)算機(jī)在各自的研究領(lǐng)域內(nèi)取得重大進(jìn)展。從 DNA 序列研究到股價(jià)預(yù)測(cè)，乃至直接模擬特定的分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程。甚至有研究者將量子計(jì)算機(jī)視為機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的未來(lái)。譬如，Google 和 NASA 為了提高機(jī)器學(xué)習(xí)能力，他們已經(jīng)在一臺(tái)名為「D-Wave」的量子計(jì)算機(jī)上耗費(fèi)了超過(guò)一千萬(wàn)美元。

　　IBM 的 5 量子位處理器

　　現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)依靠極小的晶體管存儲(chǔ)信息，每個(gè)晶體管只能存儲(chǔ)一個(gè)特定的布爾數(shù)值：「0」或是「1」。但是早在三十年前，科學(xué)家就希望能建造不同于這種二進(jìn)制的新計(jì)算機(jī)制，一種可以同時(shí)存貯「1」和「0」的機(jī)制。他們將未來(lái)寄托在了夢(mèng)幻般的量子理論提出的「態(tài)疊加原理」。

　　于是，兩個(gè)量子位就可以同時(shí)存貯四組數(shù)值：「00」、「01」、「10」和「11」。根據(jù)疊加態(tài)原理，繼續(xù)增加量子位時(shí)，系統(tǒng)所存儲(chǔ)信息量呈指數(shù)增加。這令現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)架構(gòu)望塵莫及。「這種現(xiàn)象沒(méi)法用普通的邏輯解釋，」參與 IBM 這臺(tái)計(jì)算機(jī)建造的耶魯大學(xué)研究者 Jerry Chow 說(shuō)道：「量子計(jì)算和量子運(yùn)算法則中心思想只有一個(gè)，那就是『怎么選數(shù)？』」

　　但是如此強(qiáng)大的機(jī)器尚未出現(xiàn)。量子位很狡猾，如果試圖對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)它消失了，它不再同時(shí)疊加了「0」和「1」而是像一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)一樣只表征為其中的一個(gè)狀態(tài)。想要讓機(jī)器真的真的好用，研究者還需要知道怎么預(yù)知量子位會(huì)成為哪種狀態(tài)。

　　盡管現(xiàn)在有很多人在研究量子位，但尚還沒(méi)人攻克難關(guān)成為「神棍」預(yù)知未來(lái)，不過(guò)其中有些方法切實(shí)可行。就比如 IBM 現(xiàn)在做的量子計(jì)算機(jī)是把超導(dǎo)線圈至于幾乎處在絕對(duì)零度的環(huán)境下，而且他們的計(jì)算機(jī)似乎確實(shí)具有了量子性。當(dāng)然，為了與全世界公用這樣一臺(tái)計(jì)算機(jī)，IBM 希望最終將其處理器擴(kuò)展為 50 或 100 個(gè)量子位。

　　根據(jù)滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究院的 David Cory 的說(shuō)法，這樣的量子云計(jì)算服務(wù)簡(jiǎn)直是前所未有。他進(jìn)一步解釋說(shuō)，這種事的難度遠(yuǎn)超常人想象?！噶孔酉到y(tǒng)非常非常脆弱，能讓全世界都用一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)很不簡(jiǎn)單。IBM 做的很棒，他們開發(fā)的界面還讓計(jì)算機(jī)的使用變得簡(jiǎn)潔。」他接下來(lái)補(bǔ)充道：「哪怕是只學(xué)過(guò)量子計(jì)算導(dǎo)論的學(xué)生都會(huì)用。」

　　Cory 花了一個(gè)周末時(shí)間研究 IBM 的計(jì)算機(jī)，他對(duì)量子系統(tǒng)表現(xiàn)出來(lái)的穩(wěn)定性感到非常驚訝：「每次我運(yùn)行測(cè)試程序后跑出來(lái)的結(jié)果都是完全一致的！」雖然他跑的程序放在現(xiàn)今的筆記本運(yùn)行時(shí)一秒可以跑幾億次，但是對(duì)量子計(jì)算這種看臉的機(jī)器來(lái)說(shuō)，保持結(jié)果的一致性絕對(duì)是一個(gè)重大進(jìn)步。

　　量子云服務(wù)已經(jīng)上線，新時(shí)代的大門已經(jīng)敞開，電子科技變革離我們還遠(yuǎn)嗎？

　　本文來(lái)源：Wired，譯文創(chuàng)見(jiàn)首發(fā) 由 TECH2IPO / 創(chuàng)見(jiàn) 賽博璐 編譯