“量子霸权”混战,观望还是行动?(上)

     导读：量子计算机可以指数级的速度运行连接程序，处理复杂的模拟和调度问题，甚至可以创建不可破解的加密。2017年11月，IBM宣布成功构建并测量了具有类似性能指标的50个量子比特原型机。IBM这一举动可以说是在“量子霸权”争夺中漂亮一战。与此同时，Qu Tech、英特尔、微软、谷歌等公司也在这场混战中寻找“翻盘机会”，2018年注定是属于量子的一年。

荷兰研究机构Qu Tech的一个实验室有着世界上最先进的量子计算机。这个实验室坐落在代尔夫特理工大学应用科学大楼的一个小角落里面，与世隔绝，像是一个孤岛。实验室中这个世界先进的量子计算机像是一个暖通空调设备，工作起来嗡嗡的，就像是一群电动蝈蝈儿在这里狂叫。量子计算机由绝缘管、线以及从蓝气缸中迸发出的控制硬件组成。

这个蓝气缸其实是一个超棒的冰箱，也是量子计算机的核心载体。在其中发生着令人毛骨悚然的量子力学现象——纳米线、半导体和超导体在超出绝对零度一点的环境中相遇。在物理学极限下，固体物质产生所谓的准粒子，在这种非常规的变化中可能会产生支撑量子计算机的关键物质。

以上是小编最近读到的关于量子计算机的介绍。而Qu Tech实验室也正在为量子计算机而忙碌着，以使这种新型科技可以真的在信息加密、材料科学、药物研究和人工智能等领域掀起一场“腥风血雨”。

“量子霸权”是一个极具前沿性的词汇，其背后隐含的是量子计算机的超级处理功能。目前，最好的超级计算机系统可以与5到20量子位计算机相媲美，但是无法完成一些50量子位计算机可以处理的任务。

量子计算机将尤其适用于分解大量数据、解决复杂的优化问题、执行机器学习算法。在加密领域，量子计算机可以很容易破解当今许多加密技术，甚至可能提供不可破解的替代加密。当然，量子计算机还有很多我们还没有办法预想到的应用领域。但是很快，我们就可以了解量子计算机还可以做什么了。

目前，一众量子领域学者和公司研究员都认为，介于30到100量子位的量子计算机最具商业价值，尤其是那些量子足够稳定来能够完成长期、广泛计算的系统。毫不夸张的说，2-5年内这种系统就可以流入市场进行出售。

量子计算机像是一种未来新科技的前身，是技术的走向。但是，量子计算机每年都似乎可以在技术上实现突破性成就，然而最后都没有。多年来，量子与量子计算机主要靠存在于纸上或者是利用经不起考验的实验中来证明自己的存在性。

然而，许多以前的理论设计在近期开始实现。此外，在2017年，谷歌、IBM、英特尔和微软等公司也纷纷为量子计算机的研究和开发建立融资平台，为量子计算机的开发投入人力以及财力。

加拿大的D-Wave Systems公司一直在销售一种使用量子退火技术的量子计算机。但是质疑者声称这一技术更适用于受约束的计算集，可能还没有经典系统快。

Leo Kouwenhoven，一位最近被微软聘用的教授，正在负责微软一个关于量子计算机的项目。这一项目旨在克服长期以来量子计算机构建中的一大障碍：量子信息的基本单位量子位十分容易受到噪音的影响而使过程出错。为了使量子位有用，研究者一定要实现量子同时叠加和缠结，而这些微妙的环境很容易被轻微的扰动，比如振动或波动的电场。

在努力构建量子计算机中，人们与这一大障碍已经斗争很久了，而这些努力似乎一直是徒劳的。但现在，Kouwenhoven和他的同事相信他们创造出的量子位可以最终达到自我保护，就像绳子上的结一样的稳定。

Kouwenhoven说：“除非你解开绳子或者使绳子变形，否则你拉着绳子是不会改变绳结的存在。同理，量子位是不会受到干扰影响的”。这样的稳定性可以使研究人员通过大幅减少错误校正所需的计算能力来扩大量子计算机的规模。在同一个实验室里，由英特尔公司支持的Lieven Vandersypen已经展示了如何在传统的硅片上制造量子电路。2017年10月，英特尔向其合作伙伴Qu Tech交付了17量子位的测试芯片，并在2018年初在消费电子展(CES)上展示了49-qubit芯片。

在这场专利抢夺战中，还有一个重要参与者——IBM。IBM推出了基于云计算的通用型量子计算机，用于公共访问和有限访问（分别为20和19位系统），每个系统都有一个完整的软件开发工具包(devkit)。

到目前为止，研究人员已经建立了完全可编程的5量子位计算机和更脆弱的10到20量子位的测试系统，然而这两种机器都不能有多大的功能。与此同时，谷歌量子计算机的负责人Harmut Neven说，他的团队将在一年内完成49个量子位系统的建设，甚至于达到50个量子位的目标。

“量子霸权”混战目前集中于美国，但是这把火可能随时烧到中国，并引起燎原之势。2017年，阿里巴巴，百度和腾讯都在AI和深度学习方面投入了大量资金，可以期待2018年他们的加入。

量子计算机的未来如何？“指数级”！量子计算机系统的处理位数会呈指数级增加，10万量子比特系统乃至100万量子比特系统在十年内实现都不是梦想。高量子位系统可以制造高精度的分子测量模型，从而大大方便了新材料和药物的发现。届时，这一技术对于材料、化学和制药行业都是一个极大的威胁。

小编带大家了解了量子计算机目前的市场状况，那么专利技术分布如何？下周，小编继续带大家走进这场“混战”。