商用加速:首个商用集成量子计算系统展出

任何一项革命性技术从实验室走到商用都不要迈过重重难关!

量子计算也不例外。虽然近年来关于量子计算、量子霸权的讨论汗牛充栋,但是大部分消息依然是停留在实验室层面,量子计算机何时走向商用则成为目前业界最关心的话题。

近日,在美国拉斯维加斯举行的消费电子展(CES 2019)上,IBM展出了全球首款商用集成量子计算系统——IBM Q System One。这是IBM继去年CES展示量子计算内部核心部件之后,IBM在量子计算领域的又一次重要展示,这也意味着量子计算机正在加速从实验室向商用道路上前进。

在今年的CES上,IBM Q System One封装在一个9英尺(约2.7米)高、9英尺宽、半英寸(约1.3厘米)厚的硼硅酸盐玻璃外壳中,这是一个封闭的气密外壳,可以通过“旋转平移”轻松打开,能够简化系统的维护和升级过程,同时最大限度地减少停机时间。

众所周知,量子计算机依据一套完全不同于经典计算机的量子力学法则运行。经典计算机中的比特为0或1,基于此进行二进制运算。在神奇的“叠加态”加持下,量子比特却可以同时是0和1,在理想状态下,50个量子比特一次可以进行2的50次方次运算。

但是,量子计算机最大的挑战在于如何持续保持用于执行量子计算的量子比特的质量。量子比特非常不稳定,需要被保持在绝对零度左右,才能用于量子计算,很容易因为机械振动、温度波动和电磁波等环境造成失去其特殊的量子特性,这个时间通常在100微秒内(对于最先进的超导量子比特来说)。为防止这种干扰,量子计算机和它的组件需要十分精细且被隔离。

可以说,量子比特的这种特性也造成了量子计算机商用面临的巨大挑战。对此,据IBM官方介绍,IBM Q System One具有精密、模块化和紧凑的设计,针对稳定性、可靠性和持续商业使用进行了优化:

  • 量子硬件设计具有稳定性和自动校准能力,能够提供可重复且可预测的高质量量子比特;
  • 低温工程,提供持续的低温且隔离的量子环境;
  • 紧凑型高精度电子元件,可严格控制大量量子比特;
  • Quantum固件,用于管理系统运行状况并启用系统升级,无需用户停机;
  • 经典计算,提供安全的云访问和量子算法的混合执行;

不过,IBM Q System One量子计算机的比特数为20个,而业界普遍认为50个比特是量子计算一道门槛。加州理工学院教授John Preskill曾经提出过Quantum Supremacy--量子霸权,认为50个比特的量子计算机能在特定问题上超越世界上性能最好的经典计算机。

2017年年底,IBM曾经展示过50比特的量子计算机原型机。本次I展示的IBM Q System One,无疑是让量子计算机商用迈出了重要一步。

除了IBM之外,谷歌、英特尔、微软等科技巨头也在抓紧量子计算研究和商用的步伐。谷歌在2018年发布了72比特量子计算机计划,微软则发布了一系列的量子计算开发工具包。国内对于量子计算的研究步伐也在加快,中科大的光量子计算机展示量子计算所需的最小量子资源,为展示量子计算优势提供新证据。而阿里、百度等公司都成立了量子计算实验室。

未来,一场量子计算商用的竞争正在掀开序幕。

原文发布于微信公众号 - 大数据在线(dobigdata)

原文发表时间:2019-01-09

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