IBM去年开始以云计算服务的形式提供量子计算能力。当时,IBM发布了包含5个量子比特的计算机。在短短18个月之后,IBM周五宣布,将发布包含20个量子比特的计算机。
IBM还宣布,该公司的研究人员已经成功开发了包含50个量子比特的原型产品。这是量子计算领域的下个里程碑。不过目前尚不清楚,我们何时才能看到50个量子比特计算机的商用。
IBM最初版本的量子计算机是免费提供的,目的是培育用户社区,指导用户如何使用这些机器去编程。根据本周五的公告,IBM的量子计算技术将开始商业变现。这款产品将在年底前面市。
传统计算机可以用“开关”的状态来表达0和1,而量子计算机则可以同时处于多种状态。这就给编程带来了全新的可能性,而这种计算方式也需要搭配新的软件和系统。
IBM Q和人工智能研究副总裁Dario Gil表示,量子比特数量的提升只是问题的一部分。处理的量子比特越多,量子比特之间的互作用就越复杂,因为这些量子比特会通过所谓的“纠缠”来相互作用。如果有更多的量子比特相互作用,但错误率随之上升,那么这样的量子计算机并不会比5个量子比特的计算机强大很多。
他表示,IBM研究员已经实现了多个量子比特的低错误率。“凭借更多的量子比特和更少的错误,我们可以解决更多的问题。”
与量子态有关的另一个问题是,在所谓的“相干性”过程中,这些量子态的存在时间很短。这意味着,在量子比特回归至经典计算状态之前,你只有很短的时间窗口去使用它。在90年代末研究人员刚刚开始关注这个问题时,相干性的持续时间只能以纳秒计算。即使到去年,5个量子比特计算机的相干性时间也只有47到50微秒。今天的量子计算机大约能实现90微秒的相干性时间。尽管时间仍然极为短暂,但已经是巨大的进步。
所有这些问题导致程序员很难开发量子算法,在量子比特回归至经典状态之前提供有用的功能,同时避免错误。不过最近几年,研究人员已经取得了相当的进展,而IBM此次公布的消息对于量子计算行业意义重大。
量子计算的最终目标是建立有容错性的通用系统,能自动修正错误,并有着无限长时间的相干性。Gil表示:“终极目标是有容错性的通用量子计算。今天,我们正在开发接近通用的系统,这意味着可以执行任意的操作和程序。所谓的近似是指,对于需要的操作,我们必须接受错误和有限的时间窗口。”
他认为,这是个逐渐进步的过程,而IBM的最新进展是沿着这条道路向前发展的一步。不过他也指出,今天取得的成果已经相当强大。凭借今天发布的新产品,以及对QISKit(帮助企业了解如何使用量子计算机编程的SDK)的优化,IBM可以继续推进这项技术。这个目标无法一蹴而就,但企业、政府、大学和其他利益相关方正在研究如何将技术应用于实际。当然,IBM也不是唯一一家致力于解决这个问题的公司。
IBM认为,随着技术进步,以及行业对技术的进一步理解,量子计算可以应用于医学、药物发现和材料科学等领域。不过,量子计算也可能造成负面后果,比如实现对各种加密的破解。Gil透露,IBM正在与标准机构合作,尝试开发“后量子计算时代”的加密算法。虽然距离实现这一目标还有很远,但IBM确实看到了问题的严重性,并尝试进行解决。
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