IBM宣布全球首個商用量子計算雲服務，實用型量子計算競爭激烈

通常在電影和影視劇中被命名為「Q」的角色形象，都是十分出類拔萃的。在007系列電影里，特工Q是一位十分出色的高科技軍械師。而在《星際迷航》，Q連續體則近乎是全能的。

IBM的最新量子計算項目「Q」也即將躋身於這精英之列。在未來數年內，IBM計劃用超過50個量子比特來打造一台量子計算機，而這很可能會使傳統計算機地位不保。

3月6日，IBM正式宣布，將在今年年內推出全球首個商業「通用」量子計算服務，並將之命名為IBM Q。該系統將能夠通過互聯網訪問，但需要收取費用。

目前來看，IBM的這一系統並不會超越傳統的計算機，至少現在還沒有。然而，這家計算巨頭表示，該系統將是發展未來量子計算機市場的關鍵，可以處理傳統計算機難以企及的複雜計算。50量子比特的計算機將會比IBM之前的5量子比特計算機系統大上10倍。IBM表示說，它將會加速藥品開發以及科學新發現。

IBM的研究人員一直致力於解決由量子位所衍生的一系列問題，而量子計算機將加速他們的解決過程，因為50量子位的量子計算機將會使量子之間的連通性、糾錯性更穩定。IBM還參照其驗室版TrueNorth處理器開發了一種新型的仿人腦計算機晶元。而在大腦神經元和突觸的運作模式仿照人腦設計的NS16e電腦，就應用了TrueNorth處理器。

此外，IBM還提供了SDK（軟體開發工具）和API（應用程序編程介面），這樣用普通語言所編寫的代碼就可以被無縫導出量子計算機了。

量子計算機與傳統意義上的PC有本質上的不同，並且可以完全的替代當代的PC及伺服器。在傳統計算機性能逐漸達到上限、製造更小晶元日益困難的今天，量子計算機為高端數據計算提供了新方式。

製造量子計算機之所以困難，部分在於其系統的高度不穩定性。今天的電腦存儲形式為「1」或「0」的比特，而量子比特則可以同時表達不同的狀態，如同時有「1」和「0」兩個狀態。這項技術被稱作疊加，並為量子計算機提供了相比傳統計算機而言，更大幅度提升運算效率的能力。

實際上，IBM Q建立在IBM雲計算服務的專有技術基礎之上，即Quantum Experience，而任何人都可以免費訪問。該系統在2016年5月上線，並在最近升級了用戶界面。

IBM 的 Quantum Experience 量子雲計算平台正是依託一台5量子位的量子計算機進行演算法或實驗模擬。就目前的水平來講，Quantum Experience仍然稱不上是最為先進的量子計算機，而為了使更多的受眾接觸並應用到量子云服務，IBM的研究人員還需要克服更多的挑戰。

然而，Quantum Experience和IBM Q等開放系統的出現也意味著，世界各地的研究人員都可以來研究解決量子編程所面臨的挑戰。與常規編程不同，在量子編程的過程中程序員需要理解並適應物理量子位的限制對編程的影響。對此，麻省理工學院物理學家Isaac Chuang表示，「真正的挑戰是，你是否可以使你的演算法在有瑕疵的硬體上依舊完好的運轉。」

Isaac Chuang

目前，該公司對 IBM Q 什麼時候上線仍然守口如瓶，只是表示時間在今年年內。IBM也沒有公開回答該系統強大在哪裡，相比Quantum Experience會有多少量子位，以及訪問成本等系列問題。IBM表示，目前已經有了第一批客戶，但並未公布名單，只是表示有數家商業合作夥伴將幫助該系統進行測試，並開發自己的應用程序。

實用型量子計算機之爭日趨白熱化

在DT君全球合作夥伴《麻省理工科技評論》剛剛公布的十大突破性技術，實用型量子計算機赫然上榜。根據該權威榜單，當前已經取得的技術突破在於已經能夠製造出穩定的量子比特。比特是傳統計算機中的信息單位，而量子比特是量子計算機的信息單位。

該項突破的重要意義在於，在運行人工智慧程序以及處理複雜的模擬和規劃問題時，量子計算機的速度可能是傳統計算機的指數倍，而量子計算機甚至能製造出無法破解的密碼。

除了IBM，實用量子計算機領域主要的公司包括荷蘭量子技術研究所QuTech、英特爾 、谷歌以及微軟等。根據該榜單的預計，該項技術的成熟期應該是4年到5年。

不可否認的是，量子比特和量子計算機多年來很大程度上都是在紙上談兵，存在於論文中，或者在確定其可行的脆弱的實驗中。

儘管加拿大公司D-Wave系統幾年前就開始出售其所謂的量子計算機，他們的量子計算機使用一種名為「量子退火（quantumannealing）」的專有技術。但懷疑人士指出，這一方法只適合應用於非常有限的計算，而且與傳統計算機相比，可能並沒有速度上的優勢。

但今年，科學家們正在將以前的理論設計變成現實。

而且，今年的新氣象還包括：來自谷歌、IBM、英特爾、微軟等公司的資金正源源不斷地流入，為建造一台能工作的量子計算機所需要的各種技術提供了強大的資金支持，包括微電子學、複雜電路以及控制軟體等的研發，

在應用層面，量子計算機尤其適合對海量的數據進行分解，這讓它很容易破解大多數現有的密碼技術，並且可能設計出無法被破解的密碼。此外，量子計算機還適合用於解決複雜的最優化問題，並執行機器學習演算法。

而且，可能還有很多應用我們目前沒有想到。不過，很快我們就會知道能利用量子計算機做什麼了。

迄今為止，科學家們已經研製出了能完全編程的5個量子比特的計算機，以及包括10到20個量子比特的測試系統。來自谷歌的研究團隊表示，他們正在衝擊建造49個量子比特的系統，希望在一年內製造出來。

研製出近50個量子比特的量子計算機這一目標並非科學家們隨心所欲制定的，因為約50個量子比特是一個極為關鍵的門檻。研究者預計，在 50個量子比特級別，量子計算機就能達到「量子霸權」（quantum supremacy）。

所謂「量子霸權」是加州理工學院物理學家John Preskill發明的名詞，通俗的解讀就是：超級計算機系統目前能完成5到20個量子比特的量子計算機所做的事情，但達到約50個量子比特之後，量子計算機的能力將一騎絕塵，超級計算機只能望「量子」興嘆。

而且，從現在起2-5年內，這樣的系統很有可能開始出售。最終，科學家們有望研製出擁有10萬個量子比特的系統。這些系統會製造出精確的分子模型，從而顛覆材料、化學和製藥產業，讓科學家們研製出各種新材料和新葯。

更大膽的預測是，十年之內，科學家們或許就會研製出擁有100萬個量子比特的量子計算系統！