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量子計算機就要來了 它真的能改變世界嗎？( 三 )

研究人員小知識計算機量子量子計算機科普


IBM量子計算機中的芯片所處環(huán)境被降至15開爾文
即便已經(jīng)接近50個量子比特的歷史臨界點 ， 但IBM自己的研究人員依舊熱衷于消除關(guān)于量子計算機的炒作問題 。 在走廊上的一張桌子邊向外望去是郁郁蔥蔥的草坪 ， 這里我遇到了Jay Gambetta ， 一位身材高大 ， 性情隨和的澳大利亞人 ， 他研究關(guān)于IBM量子計算機的量子算法和潛在應用 。 “我們處在這個獨特的階段 ， ”他表示 ， 小心翼翼地進行措辭 ，  “我們的設(shè)備比你在傳統(tǒng)計算機上進行的模擬要復雜得多 ， 但它的精度還無法控制 ， 因為你并不十分清楚該如何應對量子算法 。 ”
賦予IBM研究人員希望的是這樣一種情況 ， 那就是不完善的量子計算機也可能是有用的 。
Gambetta和其他研究人員已經(jīng)注意到費曼在1981年設(shè)想的應用 。 化學反應和材料性質(zhì)取決于原子和分子之間的相互作用 。 這些相互作用受量子現(xiàn)象的支配 。 量子計算機至少在理論上可以模擬出常規(guī)方法無法處理的那些模型 。
去年 ， IBM研究人員Gambetta和他的同事們使用了7個量子比特的機器來模擬氫化鈹?shù)木_結(jié)構(gòu) 。 雖然僅僅只有三個原子 ， 但它是用量子系統(tǒng)建模的最復雜分子 。 最終 ， 研究人員可能會使用量子計算機來設(shè)計更高效的太陽能電池 ， 更有效的藥物或可以將陽光轉(zhuǎn)化為清潔燃料的催化劑 。
這些目標的實現(xiàn)還有很長的路要走 。 但是 ， Gambetta說 ， 人們或?qū)⒛軌驈囊慌_與經(jīng)典計算機配對的易錯量子機器中獲得有價值的結(jié)果 。
從物理學家的夢想到工程師的噩夢
“關(guān)于量子計算機概念炒作的積極作用是認識到量子計算實際上是真實的 ， ”麻省理工學院教授艾薩克?莊（Isaac Chuang）如是指出 ，  “它不再是物理學家的夢想 ， 而是工程師的噩夢 。 ”
在九十年代后期和二十一世紀初 ， 莊在位于加州阿爾馬登的IBM公司工作 ， 領(lǐng)導了早期量子計算機的開發(fā) 。 雖然現(xiàn)在莊不再從事相關(guān)工作 ， 但他認為我們正處于一個巨大起點之上——量子計算最終將在人工智能中發(fā)揮作用 。
但他也懷疑顛覆不會真正到來 ， 直至新一代的學生和黑客開始使用實用的量子計算機 。 量子計算機不僅需要不同的編程語言 ， 而且需要根本不同的思維方式來編程 。 正如Gambetta所說：“事實上 ， 我們并不知道量子計算機上’Hello ， world'的含義是什么 。 ”
我們正在開始發(fā)現(xiàn)本質(zhì) 。 2016年 ， IBM將一臺小型量子計算機連接到云端 。 用戶使用稱為QISKit的編程工具包可以在云上運行簡單的程序;從學術(shù)研究人員到小學生在內(nèi)的成千上萬的人都已經(jīng)開發(fā)了運行基本量子算法的QISKit程序 。 現(xiàn)在谷歌和其他公司也在將他們的量子計算機聯(lián)網(wǎng) 。 現(xiàn)在你不能用量子計算機做很多事情 ， 但至少可以嘗試一下可能會發(fā)生的事情 。
創(chuàng)業(yè)社區(qū)對量子計算機也越來越興奮 。 看過IBM的量子計算機后不久 ， 我去了多倫多大學商學院 ， 參加了量子創(chuàng)業(yè)公司的一場競賽 。 一群初創(chuàng)公司企業(yè)家向一群教授和投資者展示他們的想法 。 一家公司希望用量子計算機來模擬金融市場 。 另一個則計劃用量子計算機來設(shè)計新的蛋白質(zhì) 。 還有一個想要開發(fā)更高級的人工智能系統(tǒng) 。 一切皆有可能 ， 但唯一可以得到確認的是 ， 每個團隊的業(yè)務都建立在一種革命性的技術(shù)基礎(chǔ)上 ， 而這種技術(shù)幾乎不存在 。 幾乎沒有人會因為這個事實而感到害怕 。

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