IBM把量子计算机开放给了所有人,希望普及开拓新领域

据《连线》杂志报道,量子计算是最复杂难懂的计算技术。对量子计算的研究仍处于初期阶段,只有研究水平最高的学术机构和企业,例如美国宇航局(NASA) 和谷歌,才会关注这一领域。不过,这样的现状可能即将改变。IBM的研究员在位于纽约Yorktown Heights的实验室中建造了一台有5个量子位的量子计算机。IBM今天宣布推出一项新的在线服务,将这台量子计算机开放给所有人。

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通过简单的软件界面,你就可以经由互联网使用这台量子计算机,当然你也需要了解量子计算的基本知识。这台量子计算机并不适合普通人的日常使用,但对正在开发量子计算机的研究人员而言,这是件大事。量子计算机要远远强于传统计算机,而IBM希望将量子计算普及给更多人。

IBM的目的也包括利用该服务展示关于量子计算机的研究成果,让第三方来进行验证。在与快速发展的量子计算技术打交道时,这一点尤为重要。不过,量子计算技术的先驱、亚琛工业大学量子信息研究所教授大卫·迪文岑佐(David DiVincenzo)认为,IBM的服务将带来更多。他表示:“我认为,有人能从量子计算机的行为中发现更多信息,而量子计算机的开发者可能从来没有意识到这些。”

研究人员正试图利用量子计算机开拓新的技术领域,包括分析基因序列以及预测股市的涨跌。有人希望模拟单个分子的运动方式,还有人希望量子计算机能推动机器学习技术的进一步强化。这也是谷歌和NASA对1000万美元D-Wave量子计算机的期待。D-Wave是一台充满争议的机器,至少在某些情况下能表现出量子特性。

量子位是什么?

当前的计算机使用微小的晶体管去存储数据。每个晶体管可以保存信息的一个“位”,即0或1。然而30年前,科学家提出了一种机器,从而突破二进制的限制。这种机器遵循量子机制的某些原则。基于叠加原理,一个量子位保存的信息不再仅仅是0或1,还可以是两种态的叠加。

进一步来看,两个量子位就可以叠加出4种态:00、01、10、11。如果加入更多量子位,那么从理论上来说,量子计算机的性能要超过当前的任何计算机。参与IBM量子计算研究的耶鲁大学前研究员杰瑞·周(Jerry Chow)表示:“你无法以通常的逻辑来解释这些。量子计算和量子算法的关键在于:你要如何驾驭它?”

这种超级强大的计算机目前还不存在。量子位的性质很不稳定。当你去观察量子系统的状态时,系统就会“坍缩”,成为某种确定的态。这时,量子位表示的信息不再是0和1的叠加,而只是0或者1,与传统计算机类似。为了开发真正的量子计算机,研究员必须能够控制量子位的坍缩,获得期望的结果。

进步:每次同样的结果

实现这一目的有多种方式。尽管目前还没有任何办法能真正解决问题,但某些研究的前景值得看好。为了开发量子计算机,IBM将超导电路置于庞大的零度以下电冰箱中,这时就能产生5个量子位。通过将这一机器分享给全球更多人,IBM希望能加速这方面的研究,并将系统扩大至50个,甚至100个量子位。

滑铁卢大学量子计算研究所教授大卫·克里(David Cory)表示,这种在线量子计算机,即量子云服务,是前所未有的。他认为,开发这样的服务要比许多人想象中难度都大。他表示:“这不是一件简单的事。量子系统非常微妙。”

他同时表示,IBM的做法是正确的。该服务的界面非常易用。克里表示:“任何了解量子计算的学生都能理解如何与这一设备交互。”

克里花了整个周末的时间去尝试这一新服务。令他惊讶的是,系统表现出了连续性,即每次测试都取得同样的结果。在传统计算机制中,这一点都不奇怪,你的笔记本在1秒钟时间内就能完成海量的计算。然而,在可能性众多的量子世界中,连续性意味着重要的进步。在这一服务被开放给更多人之后,更显著的进步或许即将到来。

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