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科技巨头争夺「量子霸权」,量子电脑会迈向爆发点吗?

2020-07-27

科技巨头争夺「量子霸权」,量子电脑会迈向爆发点吗?

多年来,Google 一直在将时间和金钱投入一个雄心勃勃的梦想:开发能真正执行的量子电脑。现在它正在考虑将量子运算应用到商业中。

据彭博报导,最近几个月 Google 开始让一些科学实验室和 AI 研究者,透过网路访问其量子电脑。据称,Google 的目的是推动新技术相关的工具和应用开发,并最终将其变成更快更强大的云端运算服务。

彭博还获得一份展示 PPT,里面介绍了量子电脑的硬体和一个称为「胚胎量子资料中心」(Embryonic quantum data center)的新实验室。软体部分则包括一个名为 ProjectQ 的计画,这是一个开源计画,目的是让开发者为量子电脑编写程式。

史丹佛大学量子运算研究员 Peter McMahon 评价称:「他们很开放,正在开发量子运算硬体,而且在未来的某个时候,会以云端服务的形式提供服务。」

量子系统能解决传统电脑无法处理的问题,比如帮助了解原子和其他微粒子如何工作。不过量子电脑仍处于需要长期研究的阶段,而且也备受质疑,目前这还不清楚它是否比现有的超级电脑更好。

科技巨头争夺「量子霸权」,量子电脑会迈向爆发点吗?

2014 年,Google 表示在开发自己的量子电脑。今年早些时候,表示系统将在 2017 年底之前证明其「量子霸权」(quantum supremacy),即在特定运算上的性能超越所有现存电脑。

Google 曾说过,正在开发的是有 49 个量子位元的机器,不过还不清楚是不是会向外部提供服务。但就算 Google 证明了其「量子霸权」,这仍是理论上的测试。MIT 的 Seth Lloyd 教授认为,想要开发出有用的应用,系统至少应该有超过 100 个量子位元。

理论量子运算的一个分支是密码学,即以比当前电脑更安全的方式传输资料。Lloyd 十多年前在一次会议上,与 Google 创始人拉里‧佩吉和谢尔盖‧布林讨论了这些理论。当时他俩被迷住了,而 Lloyd 还详述了一种应用量子加密的方法,可让用户在不向 Google 透露查询请求的情况下搜寻。

几年之后,Lloyd 再次遇到佩吉和布林,并再次提出这个想法。与 Google 的商务部门沟通后,两位创始人表示不感兴趣,因为公司的广告系统很依赖了解用户搜寻的内容。

而如今,Google 似乎对量子运算的应用有了把握,并在努力将其商业化。IBM 也同样如此,这会让快速增长的云端运算市场呈现新的竞争状态。劳伦斯利佛摩国家实验室的科学家 Jonathan DuBois 认为,Google 的计画也很明确,就是透过云端服务开拓量子运算市场,并承诺政府和学术研究者免费使用。

在早期提供免费服务,来点燃外界对新硬体的兴趣,也符合 Google 一直以来的云端运算战略。今年 5 月推出新一代 AI 晶片 Cloud TPU,以云端服务的形式提供,且一些学术研究者也免费获得这服务。

就目前来说,量子电脑是需要特别照料的庞大怪兽,比如需要深度制冷,所以更有可能透过网路的方式租用,放在公司的资料中心。如果机器速度快得多,必将成为云端服务的主要竞争优势。理论上,量子电脑将大大减少运算时间,为云端服务提供巨大的降价空间。

科技巨头争夺「量子霸权」,量子电脑会迈向爆发点吗?

虽然量子运算仍处于初生状态,但竞争的激烈程度并不小。Google 和越来越多公司认为,透过以数百万倍的速度处理重要的任务,会改变运算格局。

今年早些时候,IBM 的云端服务开始对外提供量子电脑服务 IBM Q。5 月时,IBM 为这一仍处于测试阶段的服务增加了 17 个量子位元(qubit)的原型量子处理器。

而早在 2005 年,微软就建立了 StationQ,由数学家 Michael Freedman 带领,从事量子运算基础研究。经过十多年的研究,2016 年底时微软终于宣称,将着手量子运算工程样机研发,要把十多年的量子电脑研究付诸于实践,并且豪言,自己的量子电脑能击败 Google 和 IBM 的样机。

中国也不甘落后,5 月中国科学院宣布最新成果,由中科大、中国科学院──阿里巴巴量子核算实验室、浙江大学、中科院物理所等单位或公司联合研製的光量子电脑正式诞生。

量子运算领域也涌现了一批新创公司,比如与 Google 有过合作的 D-Wave Systems。除了这家,CB Insights 还在一篇文章中总结了目前量子运算领域值得关注的 12 家公司,其中一家是 Rigetti Computing。这家公司已经从投资者那里获得了超过 6,900 万美元的融资,想为量子电脑开发装置和软体。这家公司在 6 月还公布了一个名为「Forest」的云端服务,让外界试验其新机器。这家公司的创始人 Chad Rigetti 认为,量子运算会变得与 AI 一样热门,不过「这个行业还处于起步阶段,没人造出了可以工作的量子电脑」。

量子电脑备受期待,被认为用途会十分广泛,例如改进太阳能电池板,用于药物发现,甚至化肥开发。很多人拿量子电脑与 50 年前晶体管的发明比较,当时谁又想到会出现手机一样的电子装置呢?如今,量子电脑也处于这个类似的爆发点。

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