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Nature重磅| IBM再放大招！量子計算今年實現商業通用！
隻要努力，就會實現。IBM公司在3月6日宣布，計劃在年內推出世界上第一份商業“通用”量子計算服務。這個係統叫做IBM Q，它將通過互聯網收費訪問。
IBM Q不會超越傳統的計算機，至少目前還沒有。 但公司表示，該係統將是發展未來“量子機”市場的關鍵，它可以處理傳統電腦無法處理的複雜計算。 雲服務是最近比較熱門的“建立有用的量子計算機”這場戰役的戰利品。
該項目建立在IBM圍繞現有雲計算服務開發的專有技術Quantum Experience的基礎上，任何人都可以免費訪問它。 該係統在2016年5月上線，最近對用戶界麵進行了升級。 “上線十個月，目前已經教會了我們很多東西。”紐約Yorktown Heights的IBM研究中心領導量子計算實驗室的物理學家Jerry Chow說。 它為世界各地的研究人員提供了一種方法練習建立量子算法，而無需訪問自己的量子計算機。 IBM的總體戰略是圍繞其技術構建“社區和生態係統”，Chow說。
IBM對IBM Q上線的具體時間守口如瓶，隻宣稱會盡快上線。也沒有公開係統到底有多強大，或者訪問成本是多少。 該公司聲稱已經排好了第一批客戶，但是不會對他們區別對待，隻說幾個商業合作夥伴將在IBM Q上開發和測試自己的應用程序。
量子競爭
量子計算機利用亞原子物理學的反直覺特性，其中稱為量子位（quantum bits）或量子位的信息位（qubits）可以同時承擔多個狀態，而不是簡單地表示0或1，如經典計算中的位（bits）。 從20世紀90年代開始，理論物理學家（包括IBM的一些人）已經開發了基於量子比特的算法，理論上可以以比傳統計算機更快的速度執行某些任務。
但在實踐中，在所謂的“通用量子計算機”，獲得足夠的量子位協同運行任何這樣的算法，已經被證明是極具挑戰性的。有兩種技術已經成為處理量子位的先驅。 一個使用電場和磁場在真空中捕獲單個離子; 另一個將量子比特納入恒定在高於絕對零度以上幾度的微觀超導電路中。 IBM更篤定後一種方法。
近年來，穀歌也加入了這一行列，穀歌在加利福尼亞的聖巴巴拉建立了一個超導量子比特實驗室。 穀歌，IBM和其他一些公司和學術實驗室已經宣布，設計了“搭建超越傳統電腦的機器”的規劃圖。 但是這些機器需要運行大約50個量子位。 當前可達大約20個量子位，幾乎還不足用作簡單的計算。
實際問題
所以當IBM推出Quantum Experience，它可以運行在五個超導量子位上，許多人不以為意。 物理學家克裏斯托弗·門羅（Christopher Monroe）在馬裏蘭大學帕克分校（University of Maryland）經營一個離子阱實驗室，他說：“很多人把它看成是一個宣傳的噱頭。 但我認為這有著不同尋常的意義。”
即使它不是目前最先進的機器，IBM也不得不克服許多挑戰，使得Quantum Experience能真正上線，使它可用於研究人員而不一定是物理學家，即便從來沒有在量子計算機上工作過。 這包括創建了一個無需物理學家持續監測的係統。 “把機器放在雲上明顯是要做的事情，”Monroe說。 “但是，要使係統達到這個水平需要大量的工作。
訪問量子體驗或IBM Q等係統也意味著世界各地的研究人員可以開始致力於量子編程的獨特挑戰。 這與常規編碼非常不同，並且需要程序員理解和適應物理量子位的限製。 原則上，五位量子機很容易模擬傳統計算機，甚至是筆記本電腦的使用方式，Monroe說。 但應用真正的量子位不是那麼簡單。
“真正的挑戰是，你是否可以使你的算法在真還不算完備的硬件上運行，”麻省理工學院的物理學家Isaac Chuang說。
Chow說，IBM Q將比Quantum Experience有更多的量子位，但該公司還沒說到底能提供多少位的。
量子雲的時代
迄今為止，Quantum Experience吸引了來自100多個國家的約40,000名用戶。 例如，Chuang在去年年底在線教授的研究生級別的課程，量子計算，以便學生可以真實的量子計算機上練習編程。
該係統的用戶已經進行了275,000次實驗，並發表了約15篇研究論文。 其中一個由Monroe及其合作者領導的團隊將IBM的超導機器的性能與Monroe實驗室的五量子的離子阱機器的性能進行了比較。 公司的量子雲服務更快，但Monroe的機器更精確。
Monroe共同創辦了一家名為IonQ的初創公司，期望推出基於雲的離子阱量子服務，但他並不關注具體時間。穀歌公司在聖巴巴拉的量子計算實驗室負責人John Martinis說，穀歌計劃用自己的超導量子計算機做同樣的事情，但隻有在它搭建了能運行的50量子位計算機之後。
與此同時，D-Wave是一家總部位於加拿大本拿比的公司，自2010年以來一直在雲上開展量子計算服務。“我們的戰略核心是真正適應雲訪問模式，”這些係統的高級副總裁Jeremy Hilton說。 但D-Wave的機器不是“通用”計算機，隻能運行一定範圍內的量子算法。 然而，有幾個研究小組已經將其用於他們的項目。
原文發布時間為：2017-03-07
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最後更新：2017-05-23 16:33:35