量子计算机不再纸上谈兵 开始向实用化迈进

2016年是量子计算机发展史上值得记住的一年。在这一年里,量子计算机有了里程碑式进展,让人们看到了曙光,看到了希望。 量子计算机功能更为强大 量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。1982年,美国著名物理学家理查德·费曼在一次公开演讲中提出,利用量子体系实现通用计算的新奇想法,这可算作是量子计算机概念的诞生。而在相当长的一段时间里,量子计算机还是一个构想,只能算是纸上谈兵。 遵循摩尔定律的传统硅芯片计算机目前在飞速发展中面临局限性。一是随着传统硅芯片集成度的提高,其内部晶体管数量与日俱增,尺寸越来越小,在不远的将来将达到“物理极限”;二是集成度提高所带来的耗能与散热问题将导致其达到“性能极限”。 人类处理信息的需求日益突出,而传统计算机又不堪重负,人们将希望寄托在了量子计算机的发展上。因为传统计算机是在0和1二进制系统上运行,而量子计算机则可以在量子比特上运算,其功能远为强大。 IBM向个人开放量子计算平台 特别值得大书特书的是,IBM于今年5月首次宣布,公众可试用其量子处理器。IBM所提供的量子处理器由5个超导量子位组成,位于IBM在纽约的沃森研究中心。 超导量子处理器一直被科学家寄予厚望,认为是一种可扩展为更大规模的量子系统。IBM认为,未来十年将出现50到100个量子位的中型量子计算机。即便是这样的中型量子计算机,其能力也将远超当今的任何一台TOP500超级计算机。但IBM更为重要的一步是要通过其云服务,让所有有兴趣实践量子计算的人可以接触其量子处理器。 通过名为“IBM Quantum Experience”的量子计算平台,用户可以试用IBM的量子处理器,如在其上面运行算法,操纵每一个量子位,开发教学,还可以模拟实验。条件只有一个,所有在此平台上产生的知识产权归IBM所有。 IBM实施这一开放平台有数重战略意义。其一是IBM认为,量子计算机发展到今天已经不再是构想,而是现实;其二是量子计算机的发展已经到了开发软件,抢占知识产权的重要阶段;其三是量子计算机与传统计算机的重要区别是其用途,利用大众创新来开发应用平台,而不是单纯依靠科学家在实验室开发,既是捷径,更是利器;其四是诚招大学和各类学生加盟,将为量子时代的到来提前培养和储备人才。 量子计算机向实用化迈进 提起量子计算机发展就不能不提近日谷歌与西班牙巴斯克大学的最新研究成果。 量子计算机目前有两条主要技术路线,一是研究通用量子计算机,这是量子计算机的主流思路,各国政府及各大国际科技巨头均已投入大量资金和人力来开发。二是开发绝热量子计算机,以加拿大D-WAVE为代表。但如何消除随机噪声效应,修正系统误差则是一个技术难题。 对传统计算机而言这是个非常简单的问题,可通过添加软硬件解决。谷歌研究人员认为,多量子位通用计算机需要结合两种量子计算技术。在这一思路下,他们设计出一种新的原型机,采用9个固态量子位,相邻量子位的相互作用由逻辑门来控制。这种新方法使量子计算机能进行量子误差的修正,扫除了一些发展中的障碍,使量子计算机研制向更复杂、更实用的方向迈进了一步。 量子计算机发展已曙光初现,人们或许不久就可以步入量子计算时代。许多科学家认为,量子计算机技术会对化学、物理、制药及信息安全等诸多领域产生深刻影响。其中,带给人们的最大变化或许在于,人类对信息和计算本质的更深入认识及这些概念的结晶成果。人们很难预测未来的量子时代,也许只有时间才能告诉我们,量子计算机最终带给人类的究竟是什么。 (科技日报华盛顿6月27日电)