IBM发布量子计算云服务:计算达到五量子位

2016年3月31日,加拿大总理特鲁多在华盛顿商会发表演讲。有记者打趣问特鲁多关于量子计算机学的问题,但担心造成尴尬,随即把问题转向“伊斯兰国”(ISIS)。不过,特鲁多出乎众人所料,准确讲出量子计算机学的定义,他说:“普通计算机的运作是二进制系统,要么是0,要么是1。量子状态则复杂得多,因为我们知道物质可以同时是粒子和波,量子状态不确定的特性,使我们在较小的计算机内将更多信息编成代码。”让全场人士惊讶。

量子计算是最深奥的计算。通常来说,这样一项复杂、试验性的技术都掌握在Google、NASA等巨头中,但未来这种现状或许要发生变化了。

据《连线》杂志报道,IBM今天发布了一项免费的量子计算云服务,让所有人都可以使用其五量子位量子计算机。这台量子计算机由IBM位于纽约市约克敦海茨实验室的研究员研发,用户在接入互联网的前提下, 只需要利用一个简单的软件接口就可以访问该量子计算机。这个新服务日后或将成为消费者日常都会使用到的,但对背后致力于构建一个实用的量子计算机的研发人员来说,这是破天荒的大事。在这个意义上说,IBM又为人类量子计算的进步做出了贡献。

虽然IBM这么做很明显是想秀一秀自家的量子计算机,但如亚琛工业大学量子信息研究所教授、量子计算机研究先驱David DiVincenzo所言,随着研究员努力寻求解锁该技术的新领域时,包括从了解DNA序列到股票市场预测,开放量子计算机云服务确实能够给外界带来更多,它可以帮助我们更深入地了解量子计算机。

研究实用性量子计算机的过程中,有些人旨在模拟单个分子相互作用的方式,而另一些人则希望将量子计算机研究扩展至人工智能领域的机器学习。Google和NASA那台总值上千万美元的D-Wave量子计算机要做的事情,虽然这台机器的争议仍然存在,但它至少在某些情况下表现出了量子属性。

IBM发布量子计算云服务:计算达到五量子位

遇见量子位

今天的计算机都把数据储存在极微型的晶体管当中。每个晶体管可以容纳一个“比特”的信息:1或0。但大约在三十年前,科学家提出了一种机器计算概念,它可以超越二进制系统,可以将数据储存在根据神奇的量子力学原理打造的系统当中。不仅是0或1,一个“比特”信息有可能同时是粒子和波,同时储存——这就是所谓的叠加原理。

同样地,两个比特单位可以同时容纳4个值:00,01,10和11。而且,如果你继续添加量子位,理论上说就可以创建起一个比今天任何计算机都要强大的存在。“这些事情是你不能用普通逻辑来解释,”前耶鲁大学研究员,如今帮助监督IBM量子计算工作的Jerry Chow表示,“量子计算和量子算法的问题都是:你将要怎么利用它们呢?”

但这样的超级机器还不存在。现在看来,量子位还是不稳定的东西。如果你试图观察量子系统的状态,它们会“散屑(使检波器恢复常态) ”,陷入另一种状态,而且不再拥有0和1,而是只有0或1,就像今天的传统计算机。要建造一个真正的量子计算机,研究人员必须抓住量子位从一个状态散屑进入另一个相对的状态的机会。

稳定:每次测试的结果都相同

这样做的方法有很多,虽然没有真正攻克了这个难题,但部分方法还是很有希望的。IBM已经建立起一个将超导电路下放到巨型零度以下大冰箱的量子计算机,并扩展到五量子位。但是现在,IBM希望加快进度,今早将计算能力推上50甚至100个量子位。因而决定与世界共享这台机器。

滑铁卢大学量子计算研究所教授David Cory表示,这种在线的量子计算机——一个量子云服务是前所未有的。建立这样一个服务,比你预期的要困难得多。

他补充说,IBM所做的是对的。该服务的界面易于使用,“任何对量子计算机有所了解的学生都知道如何与这个设备交互。”

Cory周末对IBM这个新服务进行了试用,让他吃惊的是:这个系统相当稳定——每一次测试它几乎都得到了相同的结果。这在传统计算机中是个寻常的现象,但在基本都是围绕捕获概率展开的量子计算机世界中,结果的稳定一致就意味着标志性的进步。

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