IBM賭未來：量子計算服務(wù)IBM Q系統(tǒng)今年上線

今年晚些時候，IBM將擴展其量子云計算服務(wù)。

騰訊科技訊 據(jù)《自然》報道，今年IBM公司將推行世界首個商用“通用”量子計算服務(wù)IBM Q系統(tǒng)，建立在IBM的Quantum Experience的技術(shù)之上。雖然技術(shù)尚不成熟，但是IBM將圍繞其展開一項長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略規(guī)劃。

每當(dāng)你想創(chuàng)造一個東西，就會發(fā)現(xiàn)它們已經(jīng)出現(xiàn)了。IBM公司在3月6日宣布，今年某個時間計劃推行世界首項商用“通用”量子計算服務(wù)。這個命名為IBM Q的系統(tǒng)可在網(wǎng)上免費使用。

它的功能至少現(xiàn)在還不會勝過傳統(tǒng)計算機。但是，公司表示，這個系統(tǒng)對發(fā)展未來量子機的市場至關(guān)重要，未來量子機器將可以解決傳統(tǒng)計算機無法運行的復(fù)雜運算。云服務(wù)是創(chuàng)建有用量子計算機鏖戰(zhàn)的最新進展。

這個項目建立在開發(fā)IBM現(xiàn)有云計算服務(wù)的專有技術(shù)之上：任何人可以免費使用的Quantum Experience。該系統(tǒng)在2016年5月上線，最近的用戶界面得到升級。在紐約IBM研究中心領(lǐng)導(dǎo)量子計算實驗室的物理學(xué)家杰瑞·喬（Jerry Chow）說，“它上線的10個月讓我們學(xué)會很多?！彼o世界范圍的研究者一個無需使用自己的量子計算機就可練習(xí)建立量子算法的途徑。喬說，IBM的整體戰(zhàn)略是圍繞這項技術(shù)建立“一個社區(qū)和一個生態(tài)系統(tǒng)”。

IBM公司對IBM Q何時上線守口如瓶，只說今年會上線。它也沒有透露系統(tǒng)會有多強大，或需要花多少錢才能使用。公司說，已經(jīng)有首批客戶排隊等其發(fā)布，但不會透露客戶信息，只說幾位商用合作伙伴會針對機器測試發(fā)展它們自己的應(yīng)用。

量子競賽

量子計算機利用次原子物理學(xué)的反直覺性能，信息單位量子比特（量子位）可以同時具有多種狀態(tài)，而不是傳統(tǒng)計算中只能簡單表示0或1的比特。自20世紀(jì)90年代伊始，理論物理學(xué)家，包括一些在IBM工作的，開發(fā)了基于量子的算法，理論上可以比傳統(tǒng)計算機指數(shù)倍更快地執(zhí)行某些任務(wù)。

但實際上，讓足夠多的量子比特一起在通用量子計算機運行這樣的算法，被證明是十分有挑戰(zhàn)性的。目前已有兩項領(lǐng)先技術(shù)可以處理量子比特：一項技術(shù)用電場與磁場使單個離子陷于真空中；另一項技術(shù)將量子比特納入微觀超導(dǎo)電路中，維持絕對零度以上幾度的溫度。IBM傾注于后一種技術(shù)。

最近幾年，谷歌(微博)也進入量子競賽中，在圣巴巴拉市（美國加利福尼亞州）建立了一個超導(dǎo)量子位實驗室。IBM和其它幾家公司以及學(xué)術(shù)實驗室已經(jīng)宣布了建立超越傳統(tǒng)計算機機器的激進計劃。但是，這些機器每個需要運行大約50量子位。目前的記錄是大約20量子位，只勉強夠簡單的運算。

實際事務(wù)

因此，當(dāng)IBM推出Quantum Experience（運行5超導(dǎo)量子位）時，許多人沒有看到此舉的意義何在。物理學(xué)家克里斯托弗·門羅（Christopher Monroe）說，“許多人視其為作秀?！彼隈R里蘭大學(xué)帕克分校的離子阱實驗室工作，并表示他認(rèn)為這件事很重要。

即使這不是最先進的機器，IBM已經(jīng)克服了許多挑戰(zhàn)使Quantum Experience上線，讓不一定是物理學(xué)家只是先前用過量子計算機的研究員能在線使用。這包括創(chuàng)建一個不需要建造其的物理學(xué)家持續(xù)關(guān)注也能運行的系統(tǒng)。門羅說，“將機器放在云端是顯而易見的，但是讓系統(tǒng)達到那個程度需要投入很多工作?！?/p>

能使用Quantum Experience或IBM Q這樣的系統(tǒng)意味著世界范圍的研究員開始面對量子編程的獨特挑戰(zhàn)。這和傳統(tǒng)的編程截然不同，它需要程序員理解適應(yīng)物理量子位的局限。門羅說，原則上，5量子位的機器很容易用傳統(tǒng)計算機甚至筆記本模擬。但是真正的量子位不是這么簡單的。

麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家艾薩克·莊（Isaac Chuang）說，“真正的挑戰(zhàn)在于你是否能讓你的算法在現(xiàn)實中有缺陷的硬件上運行?！?/p>

喬說，IBM Q會比 Quantum Experience有更多的量子位，但是公司還沒有公布一個具體的數(shù)值。

量子云的時代

Quantum Experience目前已經(jīng)在超過100個國家里吸引了大約40,000名用戶。比如莊就在他去年教的量子計算本科生課上在線使用了量子體驗，學(xué)生得以在實際的量子計算機上練習(xí)編程。

Quantum Experience的系統(tǒng)用戶已經(jīng)做了275,000次試驗，發(fā)表了15篇研究論文。其中，門羅領(lǐng)導(dǎo)的團隊和他的合作伙伴對比了IBM的超導(dǎo)機器和門羅實驗室1號的5量子位離子阱機器的表現(xiàn)。IBM公司的量子云服務(wù)更快，但是門羅的機器更精確。

門羅與別人聯(lián)合創(chuàng)立了IonQ公司，預(yù)計推出基于云端的離子阱量子服務(wù)，但是他不能給出具體時間。谷歌量子計算實驗室的領(lǐng)頭人約翰·馬蒂尼斯（John Martinis）說，谷歌正計劃用自己的超導(dǎo)量子位機器做同樣的事，但只有在它做出可以運行50量子位的計算機之后。

同時，加拿大本那比的D-波公司（D-Wave）從2010年就在云端提供量子計算服務(wù)。系統(tǒng)的高級副總裁杰爾米·希爾頓（Jeremy Hilton）說，“我們的戰(zhàn)略核心是向云端訪問進發(fā)?！钡荄-波的機器不是“通用”計算機，只能運行有限范圍的量子算法。不論如何，幾個研究小組已經(jīng)使用該量子計算服務(wù)來做項目。