微軟重拳加碼量子芯片，挖走高通一層樓的人

2018年微軟研究員對(duì)馬約拉納費(fèi)米子（Majorana fermions，是一種費(fèi)米子，反粒子是其本身）的再發(fā)現(xiàn)（因?yàn)槊兰A裔物理學(xué)家張首晟2017年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)馬約拉納費(fèi)米子，所以此處表述為再發(fā)現(xiàn)）又使微軟在量子計(jì)算之路上走得更遠(yuǎn)：荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（Delft University of Technology）的微軟研究員成功地在半導(dǎo)體和超導(dǎo)體材料組成的線纜中生成了馬約拉納費(fèi)米子。

▲馬約拉納費(fèi)米子（Majorana Fermions）

微軟表示，將進(jìn)一步將費(fèi)米子轉(zhuǎn)化為量子，并希望在今年年底實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在5年內(nèi)向其他企業(yè)提供可用的量子計(jì)算機(jī)。

2018年的Microsoft Build大會(huì)上，微軟副總裁、量子計(jì)算部門的負(fù)責(zé)人Todd Holmdahl進(jìn)一步透露微軟的量子計(jì)算機(jī)規(guī)劃——微軟將在五年內(nèi)造出第一臺(tái)擁有100個(gè)拓?fù)淞孔颖忍氐牧孔佑?jì)算機(jī)，并且將其整合到微軟云Azure當(dāng)中。

將量子計(jì)算整合進(jìn)微軟云的規(guī)劃在微軟組織結(jié)構(gòu)調(diào)整中也有體現(xiàn)。

今年年初，微軟做出重大組織調(diào)整：將量子計(jì)算項(xiàng)目轉(zhuǎn)移到了與其Azure云計(jì)算服務(wù)相關(guān)的硬件團(tuán)隊(duì)，并任命硬件高管Todd Holmdahl（托德·霍爾姆達(dá)爾）負(fù)責(zé)這個(gè)項(xiàng)目。

這一調(diào)整表明了微軟計(jì)劃將量子計(jì)算應(yīng)用于Azure相關(guān)業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略決心。

“我們認(rèn)為，量子可能會(huì)是我們這一代人最重大的技術(shù)，”霍爾姆達(dá)爾2017年12月接受采訪時(shí)表示?！八梢越鉀Q過(guò)去無(wú)法解決的很多問(wèn)題?！?/p>

為了更好地完成已公之于眾的量子計(jì)算機(jī)規(guī)劃，2018年9月，微軟在丹麥Lyngby建立了一個(gè)新的量子材料實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)是生產(chǎn)用于構(gòu)建第一臺(tái)可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)的物理部件。

基于這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，來(lái)自哥本哈根大學(xué)，丹麥技術(shù)大學(xué)和微軟的工程師和研究人員將構(gòu)建量子處理的核心量子比特。量子比特是量子信息的計(jì)量單位，用來(lái)描述信號(hào)的可能狀態(tài)，其測(cè)量值接近絕對(duì)零度，量子態(tài)只允許讀取一次且任何輕微誤差都可能破壞其中包含的信息，所以極難測(cè)量。

據(jù)報(bào)道，一位知情人士表示，微軟每年投入數(shù)以億計(jì)的美元為量子計(jì)算機(jī)打造硬件和軟件；另一位熟悉微軟內(nèi)情的人稱，這個(gè)數(shù)字每年接近10億美元。近期的一份文件顯示，2018年微軟全公司的研發(fā)費(fèi)用達(dá)到147億美元。

巨頭的量子爭(zhēng)霸戰(zhàn)

巨頭們自然不會(huì)放過(guò)量子計(jì)算這塊兵家必爭(zhēng)之地，英特爾、谷歌、IBM、微軟以及中國(guó)的BAT都紛紛入局。

這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)2015年就正式打響了，布局量子芯片者有之，布局量子計(jì)算機(jī)者有之，布局云端平臺(tái)者有之。

就在剛剛過(guò)去的2018華為全聯(lián)接大會(huì)上，華為推出了HiQ量子計(jì)算模擬器與編程框架。

芯片巨頭英特爾于2017年成功測(cè)試17位量子超導(dǎo)計(jì)算芯片，并于2018年的CES上高調(diào)宣布已經(jīng)成功設(shè)計(jì)、制造和交付49量子比特（量子位）的超導(dǎo)測(cè)試芯片Tangle Lake。

谷歌也當(dāng)仁不讓，于2018年3月公布了其72比特的量子芯片Bristlecone，并基于這款芯片開始了72位量子計(jì)算機(jī)的測(cè)試。

▲谷歌72位量子比特處理器Bristlecone

IBM則宣揚(yáng)量子計(jì)算即服務(wù)（QCaaS），推出云端平臺(tái)，并于2016年向開發(fā)者和研究人員開放能夠處理超大數(shù)據(jù)的第一代量子處理器，以此為未來(lái)的商業(yè)化服務(wù)熱身。2017年年底，IBM又推出第二代云端量子處理器，第二代處理器分為兩款，第一款擁有16個(gè)量子比特，能夠在云端加快處理速度；第二款的處理能力較第一款再增加一倍，并已設(shè)計(jì)為商用模型。IBM也于2017年11月對(duì)外宣布成功構(gòu)建出50個(gè)量子比特原型機(jī)，并于三個(gè)月后的IBM Inaugural Index開發(fā)者大會(huì)上對(duì)外展示了這款原型機(jī)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

國(guó)內(nèi)BAT三家也已經(jīng)全體進(jìn)軍量子計(jì)算領(lǐng)域，其中聲勢(shì)最大的是阿里。

阿里2013年就入局研究量子通信、2015年與中科院聯(lián)合成立量子實(shí)驗(yàn)室、2018年的云棲大會(huì)上達(dá)摩院院長(zhǎng)張建鋒宣布開始研發(fā)超導(dǎo)量子芯片和量子計(jì)算系統(tǒng)。

相較而言，微軟則撲朔迷離得多，自2016年宣布計(jì)劃斥巨資開發(fā)量子計(jì)算機(jī)的原型產(chǎn)品后，公共場(chǎng)合再?zèng)]有任何原型機(jī)相關(guān)宣傳。

和谷歌、IBM選擇超導(dǎo)回路這一量子技術(shù)不同，微軟采用了完全不同的量子計(jì)算構(gòu)建元件——“拓?fù)淞孔颖忍亍薄鳛橛布褩；A(chǔ)。拓?fù)淞孔颖忍負(fù)?jù)稱更為強(qiáng)大且易于構(gòu)建起大規(guī)模系統(tǒng)——這意味著能應(yīng)用于真實(shí)世界，而非單純適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。

▲不同量子流派

因而，從一開始微軟所希冀的就不是單純的技術(shù)項(xiàng)目，而是量子計(jì)算的商用，這一愿景也應(yīng)和了微軟計(jì)劃將量子計(jì)算機(jī)整合進(jìn)Azure的布局。雖然IBM已經(jīng)率先打造出QCaaS服務(wù)，不過(guò)其本質(zhì)上更像是個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，2017年末推出的量子計(jì)算編程語(yǔ)言Q#則使微軟在QCaaS服務(wù)的戰(zhàn)場(chǎng)上還有更大機(jī)會(huì)——提供基于Azure的QCaaS服務(wù)，同時(shí)配備更多具備通用性的量子計(jì)算功能。

結(jié)語(yǔ)：量子計(jì)算商用未來(lái)可期

雖然通用的量子計(jì)算機(jī)還前路漫漫，但專用的量子計(jì)算芯片則前路可期。

量子計(jì)算發(fā)展到2018年，已經(jīng)不再僅限于留在實(shí)驗(yàn)室：谷歌和微軟等科技巨頭開始顯露商業(yè)野心，紛紛表明，量子計(jì)算正在從純粹的科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探ㄔ臁?/p>

商用量子計(jì)算對(duì)社會(huì)帶來(lái)的變革將是不可計(jì)量的，不僅可以用來(lái)解決從饑餓到氣候等全球社會(huì)面臨的最棘手的問(wèn)題，還可以用于加速新藥研制、破解密碼安全系統(tǒng)、設(shè)計(jì)新材料等等。

當(dāng)然，還有翹首以待的AI臨點(diǎn)與超級(jí)人工智能。