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IBM 的焦虑:我才是量子计算界的老大

  • Coolcashew 发布日期: 2020-01-09 评论: 0 浏览: 3490

在 CES 2020 IBM 的站台上,一个庞然大物吸引了来往人流的目光。这个玻璃外壳的大家伙,就是 IBM 的量子计算机 Q System One,尽管看上去很想老电影中的旧式计算机,但它毫无疑问代表着最前沿的技术。

图片来自 cnet

对于非行业人士来说,量子计算实在有些遥远,但实际上,量子力学的相关技术,以及量子计算机,已经开始在越来越多的领域开始被采用,比如医疗、金融、网络安全、农业等。

而主流玩家们的军备竞赛,也已经进行了十年有余。IBM 把计算机直接搬到了 CES 现场,毫无疑问是在造势,它不愿意让量子时代的“头号玩家”旁落。

走出实验室?

量子计算的主要玩家们,在努力让量子计算机走出实验室。

去年的 CES 上,IBM 宣布推出 Q System One,并表示这是“世界上第一个为科学和商业用途而设计的完全集成的通用量子计算系统”,实际上,这一系统于 2017 年推出,IBM 选择通过云服务开放这台计算机的强大算力。

今年 IBM 官方表示,在过去的两年半时间里,有来自 160 多个国家和地区的 106000 多名用户已经通过云体验到了量子计算机的强大,期间累计运行 670 万个程序。

IBM 也介绍了 Q System 生态的发展,网络社区的合作伙伴方面,近期新增成员包括阿贡(Argonne)国家实验室、欧洲核子研究中心、埃克森美孚、费米实验室和劳伦斯伯克利国家实验室。

而下游客户方面,在CES 现场,IBM 就演示了与戴姆勒的合作。不少电动车企业都投身到了固态电池的研发中,为了寻找固态锂电池,对含锂分子的行为建模,这时候就需要庞大的算力支持,传统计算机需要大量时间才能完成这样的运算,而量子计算机可以轻松实现。

这只是其中的一个应用,实际上,IBM 在 CES 上宣布,截至目前,已经有超过 100 家组织使用 IBM 的量子计算服务,包括航空,汽车,银行,金融,能源,保险和电子等行业,大客户包括达美航空、戴姆勒、摩根大通、安森保险等。

此外,IBM 还表示目前已经有 200 多篇关于量子计算实际应用的第三方研究论文发表。

研究公司 Gartner 的分析师 Matthew Brisse 表示,IBM 的进展证明里量子计算不再只是局限于实验室。Gartner 的报告还显示,量子计算的成熟还需要五到十年,但是到了 2023 年,预计将有五分之一的组织(包括企业和政府)预算用于量子计算项目,而 2018 年这一比例不到 1%。

Google 也在 2018 年通过云计算服务开放了自己的量子计算机,而政府和学术研究员将可以免费使用。现在量子计算的应用生态还在建立的初期,企业们很多时候要“赔本赚吆喝”。

算力又翻番了

除了客户以外,IBM 也展示了其量子计算机在性能上的进步,其 28 量子位的计算机“Raleigh”,已经实现了量子体积(Quantum Volume)翻倍的目标。

量子体积是 IBM 提出的一个专用性能指标,用于测量量子计算机的强大程度,和量子位不同,它是一个在测量误差、设备交叉通信、设备连接和电路编译效率等因素综合影响下的指标。

单纯量子比特数,会导致错误率也随之增加,这时候,量子体积就是一个更客观、适用性更强的指标,企业用户可以通过量子体积来很方便地比较两台量子计算机算力的差别。

IBM 认为,如果想在下一个十年中的某个时候获得“量子优越性(Quantum Advantage,也被译作量子霸权)”,就必须每年将量子体积增加一倍。2018 年,IBM 20 量子位的计算机实现了 8 量子体积,随后两年都实现了翻倍的目标,IBM 表示,Raleigh 如今拥有最高的量子体积。

量子体积越高,量子计算机解决现实世界中复杂问题的能力越强,这相当于是量子计算机的“跑分”。而每年翻一倍的规律,也让量子体积被视为量子计算领域的“摩尔定律”

IBM 如今越来越越多在公开场合宣传自己的量子体积标准,这很好理解,一个行业的初期,标准制定是很重要的一步。谁抢先一步制定了标准,未来会有机会获得更强的话语权。

不过,IBM 在“量子优越性”上的态度还是比较保守的,只是说希望在未来的十年内实现这一目标。

起了大早,不能赶晚集

1982 年,麻省理工学院和 IBM 赞助的一场会议上,Richard Feynman首次提出了量子计算的概念,他认为量子计算机可以模拟其他量子系统,这被认为是最早量子计算机的思想。

从此,科技企业们开始了在量子计算上的投入。

2016 年,IBM 推出 IBM 6 量子比特原型机,2017 年,IBM 又通过其官方博客宣布了 20 量子位的量子计算机问世,并构建了 50 量子比特的量子计算机原理样机;再到去年的 CES 上,IBM 拿出了全球首台独立的商用量子计算机。

IBM 在量子计算上的投入巨大,进展也算是一步一个脚印,在 2018 年,IBM 亚太区主席兼 CEO Harriet Green 就曾表示, 量子计算会在 5 年内将成主流,而 IBM 已为该领域投资 380 亿美元。

然而,在最近的热门话题“量子霸权”上,却是 Google 抢了风头。

2019 年 10 月,Google 正式在 Nature 发表了相关论文,称其量子计算机在 200 秒内完成了特定任务的计算。根据实验中的测量结果,而世界上最快的超级计算机需要 10000 年才能产生类似的结果,由此,Google 宣布率先实现了“量子优越性”。

IBM 看不过去了,马上站出来揭了短。

在 Google 论文正式发表的前夕,IBM 研究人员发文表示,Google 的试验有漏洞,所谓 10000 年才能完成是最最保守的估计,这种说法甚至涉嫌误导;现代的超算只需要两天半甚至更短的时间,就能完成计算任务,换句话说,Google 的量子霸权站不住脚。

不过论文还是发表了,Google CEO Sundar Picha 回应道:“人类历史第一家飞机仅仅飞行了 12 秒钟,没有实用价值,但它证明了飞机是可以飞的”,这也让 Google 在量子计算上取得了一定的领先优势。

两家的风格多少有些不同,IBM 在应用和客户上的开拓要相对领先,而 Google 更偏向于技术,但无论是哪个方向,量子计算领域的竞争正在变得越来越激烈。

除了 IBM 和 Google 以外,英特尔、微软以及亚马逊等企业都是量子计算的主流玩家。去年 2 月份,AWS推出了量子计算服务 Braket 的预览版,并成立了 AWS 量子计算中心和量子解决方案实验室;2018 年 1月,英特尔展示了 49 量子位的超导量子测试芯片“Tangle Lake”;同年 11 月,微软发布了云上的量子计算工具,企业用户可以使用它加强传统计算机的算力……

量子计算仍在非常早期的阶段,眼下的巨头们争夺的不只是市场份额,而是量子计算领域的话语权甚至未来的定义权,而这注定是一场持续烧钱,且短期内看不到金钱回报的战争。


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