“量子霸权”争夺大戏拉开帷幕

2017-11-23 16:57:49 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 刘 霞

“量子霸权”争夺大戏拉开帷幕

刘 霞

近日,美国IBM(国际商用机器公司)宣布成功研制出一台50量子比特处理器原型,尽管目前仍不清楚相关技术细节,但已表明“量子霸权”争夺战已进入关键时期。不过,距离量子计算机实用化、发挥其所有潜能还为时尚早。

“量子霸权”是美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔发明的名词,用来表示“量子计算机在一些领域有传统计算机所不具有的能力”,比如模拟分子结构、处理密码学、机器学习等方面的一些问题等。业界普遍认为,超过49个左右量子比特后,量子计算机的能力将“一骑绝尘”,传统计算机只能望之兴叹。

目前,包括谷歌、英特尔等公司在内的国际科技巨擘通过不同的研究方法和路径,都在朝这一目标进发。一直被视为量子计算机发展领域“领头羊”的谷歌此前已推出9个量子比特的机器,并宣布将于今年底前公布49量子位系统;英特尔则于今年10月正式宣布,首款17个量子比特的超导测试芯片已交付荷兰合作伙伴QuTech。

尽管各方交战正酣,但其实,研制出50位量子比特的量子计算机,夺取“量子霸权”,实用型量子计算机的大幕也才刚刚拉开。

首先,研制量子计算机是一个系统工程,除了要研制芯片、控制系统、测量装置等硬件外,还需要开发与之相关的软件,包括编程、算法、计算机的体系架构等。由于对硬件和软件都有不同于传统计算机的全新要求,量子计算机的所有方面都需要重新进行研究。

其次,量子比特的数量并不是最重要的。有专家表示,对于超导量子计算机,实现成千上万个量子位并非难点,难点在于如何让它们的量子态精确无误地相互作用。量子计算机使用的量子系统非常脆弱,周围环境很容易破坏量子相干性,导致量子计算机并行运算能力基础消失,变成经典的串行运算,因此,通用的实用型量子计算机需要较强的容错能力,这也是科学家努力的目标。

另外,超过50个量子比特也并不表示量子计算机就能做任何有意义的、传统计算机无法进行的运算。目前最乐观的估计是,量子计算机如果想以比经典计算机快得多的速度来解决实际问题,可能至少需要100个到200个量子比特;而据专家估计,要想进行某些特殊的运算,可能需要数千个乃至更多量子比特。要想实现这些,仍有很长的路要走。

微软量子计算项目负责人霍尔姆达尔曾指出,第一个晶体管在50年前被发明出来的时候,没有一个科学家会想到其能应用于手机之上。如今,量子计算机也处于这样一个类似的“奇点”。“天生自带光环”的量子计算机将会在世界上掀起什么样的“腥风血雨”?最终会在哪些我们能想到和无法想到的领域“大显身手”?我们只能拭目以待。

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责任编辑: 左瑾
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