量子計算被寄予厚望 科技巨頭們展開廝殺

• 2018年8月21日 ZhangHongYuan來源：新浪科技 1330 87
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  2018-2023年中國科技金融行業(yè)發(fā)展全景調研與投資趨勢預測研究報告

  科技金融是指將金融與高科技產(chǎn)業(yè)進行融合，專門設計一系列配套的政策制度、金融產(chǎn)品和服務來推動高科技成果轉化?？萍冀鹑谥饕w現(xiàn)了高科技產(chǎn)業(yè)向金融行業(yè)進行融資的過程，反映了各主體在融資活...

隨著量子計算機逐步發(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。

英國《經(jīng)濟學人》雜志近日撰文稱，雖然許多科技巨頭和各國政府都在努力發(fā)展量子計算，但這項技術有可能遭遇過度炒作，導致其從春天邁入冬天。然而，這項技術潛力確實巨大，所以最終還是會迎來火熱夏天。

以下為文章全文：

事后看來，計算似乎天生要通過電子元件來實現(xiàn)。但實際上，一直到1930年代末期，這一點仍然沒有完全明確。1930年代初，美國工程師范內瓦·布什(Vannevar Bush)開發(fā)了一臺機械電腦，由齒輪、滑輪和連桿組成，動力則來自電動馬達的旋轉。他的這臺名為“微分分析器”(Differential Analyser)的機器要占據(jù)一個小房間，能夠解開最多18個變量的方程式。

量子計算如今被寄予厚望，即便是當今全世界速度最快的超級計算機也可能被它遠遠甩在身后——至少在解決某些問題時的確如此。但現(xiàn)在，它也處在跟當初的傳統(tǒng)計算機相似的發(fā)展時期。

原型已經(jīng)可以發(fā)揮作用，但還無法確定這種設備最終會變成什么形態(tài)。例如，重要問題在于：“量子位”(相當于傳統(tǒng)計算機里的晶體管)是否只能放置在一個冷卻至超低溫的超導線圍成的細小圓環(huán)中，將離子束縛在磁場內，還是可以依賴于其他的技術。

隨著量子計算機逐步發(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。大型企業(yè)、風險投資家和各國政府都在積極投入，為越來越多的新企業(yè)提供資金。一家名為“量子計算報告”(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備編寫軟件(超過三分之一都以字母“Q”打頭)。

在這個新興行業(yè)中，谷歌、IBM、微軟等科技巨頭卻展開了一場廝殺，希望能把開發(fā)者吸引到各自的量子平臺上。有的內部人士已經(jīng)開始發(fā)出警告：這個行業(yè)的步子有點過大，甚至預計會因為很多未能實現(xiàn)的承諾而引發(fā)“量子寒冬”。

很多人都認為，量子計算引發(fā)的興奮之情會成為新一輪炒作周期的起點。但這項技術的確具備巨大的潛力，所以才需要對其加以重視。傳統(tǒng)計算機以“比特”為單位進行“思考”，對應的值不是0就是1。量子位卻具備“疊加態(tài)”，也就是可以同時處于兩種“形態(tài)”。另外一個重要的量子概念是“糾纏”：量子位可以連接，所以一個量子位上的操作會影響被糾纏的量子位，使得它們的處理能力得到并行控制。

第一項功能可以讓計算機具備巨大的內存。疊加態(tài)意味著每個量子位的數(shù)據(jù)存儲能力可以翻倍。而64量子位計算機足以存儲18 quintillion的數(shù)字(1 quintillion是1后面跟20個零)。之后可以通過糾纏來實現(xiàn)光速操作。量子位根據(jù)適合某個問題的算法來設置。系統(tǒng)會一直應用量子力學原則，直到它達到能夠代表答案的那個狀態(tài)。

要做到這一點是極其困難的。雖然研究人員掌握了配置量子位的藝術，但要讓它們毫無瑕疵地運行仍然難以實現(xiàn)。因為任何的外部影響(例如震動或熱量)都會導致這些精密的設備丟失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放慢原子的移動速度)。

還需要借助其他許多量子位來探測和糾正各種錯誤。由于至少10年內似乎無法獲得大量量子位，所以直到最近，研究人員都沒有思考如何將量子計算機應用于實踐。但在兩年前，當硬件廠商開始開發(fā)具備兩個以上量子位的機器時，這種情況開始發(fā)生變化。

進入Q時代

IBM在2016年引領了這一趨勢，率先推出了5量子位計算機，之后在2017年推出20量子位計算機。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個量子位，比英特爾的多出1個。

但這兩款機器都在今年3月被擁有72個量子位的谷歌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，而且目前缺乏公認的基準來衡量它們的質量)。與此同時，經(jīng)典計算機越來越善于模仿量子計算機(最多大概能達到50量子位的水平)，因而可以簡化算法和應用的測試過程。

這種發(fā)展速度最近獲得了量子力學領域的一位泰斗的贊賞，他就是加州理工學院的約翰·普利斯吉爾(John Preskill)。“擁有50到100個量子位的量子計算機在完成任務時的表現(xiàn)可以超過如今的經(jīng)典數(shù)字計算機。”他在論文中寫道，他將這類設備稱作“嘈雜中型量子”(NISQ，所謂“嘈雜”(noisy)指的是量子位仍然會在某些時候易于犯錯。)

創(chuàng)業(yè)公司QxBranch的邁克爾·布雷特(Michael Brett)認為，大公司都在努力探索量子計算機可能給他們帶來什么影響。化學巨頭巴斯夫和杜邦都希望了解這項技術能否幫助其“計算”有用的新材料的結構，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的銀行則希望借助這項技術來完成調節(jié)組合風險的任務。游戲開發(fā)商感興趣的則是利用量子計算讓視頻游戲更加栩栩如生。

由于量子計算人才短缺，企業(yè)往往需要借助創(chuàng)業(yè)公司的幫助來實現(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了收入，讓他們獲得知識產(chǎn)權，以便在日后開發(fā)真正的軟件。Zapata Computing就是一個典型例子：這家從麻省理工學院分拆出來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，這“就像是活頁樂譜”。

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