量子計(jì)算被寄予厚望 科技巨頭們展開(kāi)廝殺

提到量子計(jì)算，很多人的第一感覺(jué)就是神秘。其實(shí)用學(xué)術(shù)說(shuō)法來(lái)解釋量子計(jì)算就是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)往往能夠達(dá)到驚人的計(jì)算能力。

而今物理學(xué)家們一直在努力開(kāi)發(fā)量子計(jì)算機(jī)，并希望量子計(jì)算機(jī)發(fā)揮其量子力學(xué)效能。很多以前在以前不能完成的任務(wù)例如模擬化學(xué)催化劑、建立超級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)的模型、破解加密密碼等等，有了量子計(jì)算機(jī)都將可以實(shí)現(xiàn)。

在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特，使用量子算法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，運(yùn)算對(duì)象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以處于各種正交態(tài)的疊加態(tài)上，而且還可以處于糾纏態(tài)上。這些特殊的量子態(tài)，不僅提供了量子并行計(jì)算的可能，而且還將帶來(lái)許多奇妙的性質(zhì)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動(dòng)新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是業(yè)務(wù)和技術(shù)。提高運(yùn)算速度，加速應(yīng)用交付時(shí)間是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之一?；诮?jīng)典計(jì)算模型的IT基礎(chǔ)設(shè)施不斷改進(jìn)技術(shù)來(lái)適應(yīng)這一需求：異構(gòu)計(jì)算、加速卡、IoT融合技術(shù)和模塊化基礎(chǔ)架構(gòu)等。盡管進(jìn)行了一系列優(yōu)化和改進(jìn)，在面對(duì)大量、非結(jié)構(gòu)化、不斷變化的數(shù)據(jù)集的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理時(shí)，經(jīng)典計(jì)算模型仍然遇到了瓶頸。

量子計(jì)算機(jī)不同于基于晶體管的二進(jìn)制邏輯電子計(jì)算機(jī)。經(jīng)典計(jì)算模式要求將數(shù)據(jù)編碼成二進(jìn)制數(shù)字(也稱為比特)，而量子計(jì)算機(jī)依賴于基本的量子力學(xué)現(xiàn)象，如疊加和糾纏，來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。

值得注意的是，目前國(guó)內(nèi)的量子計(jì)算機(jī)也發(fā)展迅速，但研發(fā)主要以芯片和硬件為主，相關(guān)軟件和材料方面的投入較為缺乏。在電荷量子比特方面的研究，以中國(guó)科技大學(xué)和中科院為代表的研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。在商業(yè)化方面，部分云計(jì)算廠商和基礎(chǔ)架構(gòu)廠商也開(kāi)始了前期的投入。

11月10日，在美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)的工業(yè)峰會(huì)上，IBM對(duì)外宣布，公司已經(jīng)構(gòu)建成功50量子比特的量子計(jì)算處理器的樣機(jī)，將使用在下一代的IBM Q系統(tǒng)中。更值得一提的是，IBM年底還將向付費(fèi)客戶開(kāi)放20 位量子比特的量子計(jì)算機(jī)。

IBM在官方博客中宣稱，基于20量子比特量子計(jì)算機(jī)的相干時(shí)間(Coherence time，相干時(shí)間，就是信道保持恒定的最大時(shí)間差范圍)翻倍，由之前的50微秒到達(dá)現(xiàn)在平均相干時(shí)間90微秒。而且這臺(tái)量子計(jì)算計(jì)的設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性：基于50個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)也有相似的表現(xiàn)。

擁有50量子比特的計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)史上絕對(duì)可以成為一個(gè)重要里程碑。該領(lǐng)域的研究人員將這一里程碑稱為是“量子霸權(quán)”，它可以實(shí)施常見(jiàn)超級(jí)計(jì)算機(jī)所不能完成的任務(wù)。

多家競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)氣云涌

除了IBM和谷歌，英特爾公司也在研究量子處理器，并在今年10月份時(shí)攜手荷蘭研發(fā)合作伙伴Qutech成功測(cè)試了17量子比特位處理器。而中國(guó)的阿里云也在10月11日在杭州舉行的“云棲大會(huì)”上宣布發(fā)布量子計(jì)算云平臺(tái)。各大互聯(lián)網(wǎng)科技公司都在爭(zhēng)相扎根量子計(jì)算這片領(lǐng)域。

毫不夸張的說(shuō)，量子計(jì)算已經(jīng)慢慢的開(kāi)始改變世界，也許下一次技術(shù)革命的序幕已經(jīng)拉開(kāi)!誰(shuí)先掌握了技術(shù)就是掌握了主動(dòng)權(quán)。