量子云计算:IBM觉醒

标签:云计算

访客:28883  发表于:2016-05-05 10:19:16

提及量子计算,人们最先联想到的应该就是它的神秘、复杂,而量子计算机的理论依据和原型机建造更是让 Google 和 NASA 这样的顶尖科技机构都感觉棘手。

但是就在本月 4 日,一向低调的IBM 首次面向全世界发布可在线访问的量子计算机。该量子计算机的处理器具有五个量子位,由位于纽约附近的约克镇高地的研究者进行维护。任何人都可以通过一个简单的软件接口对计算机进行访问,当然,前提是访问者知道怎么进行基本的量子计算。量子计算机不再像传统计算机那样用「1」和「0」代表信息状态进行计算,对它而言,传统计算机束手无策的具有指数时间复杂度的问题都不过是小菜一碟。

普通人估计不是每天都有机会要用得上这项新服务,但对于那些还在辛苦地自制可用量子计算机的人来说,IBM 绝对是他们的福星。

对 IBM 自身来说,适时推出量子计算机可以让外界认可和支持他们现在在做的工作。况且,对量子系统进行计算很不容易,IBM 也需要外界援助。德国亚琛工业大学量子信息研究院的教授 David DiVincenzo 认为:「开放量子计算机的在线服务不光是让 IBM 在计算上获得优势,还可以从别人对量子计算机的研究中发现未来工作的新思路。」这位量子计算的先驱认为 IBM 今天的发布会对全世界而言都将意义非凡。

许多研究者有望依靠量子计算机在各自的研究领域内取得重大进展。从 DNA 序列研究到股价预测,乃至直接模拟特定的分子动力学过程。甚至有研究者将量子计算机视为机器学习领域的未来。譬如,Google 和 NASA 为了提高机器学习能力,他们已经在一台名为「D-Wave」的量子计算机上耗费了超过一千万美元。

现今的计算机依靠极小的晶体管存储信息,每个晶体管只能存储一个特定的布尔数值:「0」或是「1」。但是早在三十年前,科学家就希望能建造不同于这种二进制的新计算机制,一种可以同时存贮「1」和「0」的机制。他们将未来寄托在了梦幻般的量子理论提出的「态叠加原理」。

于是,两个量子位就可以同时存贮四组数值:「00」、「01」、「10」和「11」。根据叠加态原理,继续增加量子位时,系统所存储信息量呈指数增加。这令现有的计算机架构望尘莫及。「这种现象没法用普通的逻辑解释,」参与 IBM 这台计算机建造的耶鲁大学研究者 Jerry Chow 说道:「量子计算和量子运算法则中心思想只有一个,那就是『怎么选数?』」

但是如此强大的机器尚未出现。量子位很狡猾,如果试图对量子系统进行观测,你就会发现它消失了,它不再同时叠加了「0」和「1」而是像一台普通计算机一样只表征为其中的一个状态。想要让机器真的真的好用,研究者还需要知道怎么预知量子位会成为哪种状态。

尽管现在有很多人在研究量子位,但尚还没人攻克难关成为「神棍」预知未来,不过其中有些方法切实可行。就比如 IBM 现在做的量子计算机是把超导线圈至于几乎处在绝对零度的环境下,而且他们的计算机似乎确实具有了量子性。当然,为了与全世界公用这样一台计算机,IBM 希望最终将其处理器扩展为 50 或 100 个量子位。

根据滑铁卢大学量子计算研究院的 David Cory 的说法,这样的量子云计算服务简直是前所未有。他进一步解释说,这种事的难度远超常人想象。「量子系统非常非常脆弱,能让全世界都用一台量子计算机很不简单。IBM 做的很棒,他们开发的界面还让计算机的使用变得简洁。」他接下来补充道:「哪怕是只学过量子计算导论的学生都会用。」

Cory 花了一个周末时间研究 IBM 的计算机,他对量子系统表现出来的稳定性感到非常惊讶:「每次我运行测试程序后跑出来的结果都是完全一致的!」虽然他跑的程序放在现今的笔记本运行时一秒可以跑几亿次,但是对量子计算这种看脸的机器来说,保持结果的一致性绝对是一个重大进步。

量子云服务已经上线,新时代的大门已经敞开,电子科技变革离我们还远吗?

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