IBM再次超越谷歌：研制出50量子位計(jì)算機(jī)原型機(jī)

　　在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里，谷歌一直被視為“領(lǐng)頭羊”。此前，谷歌已制造出9量子比特的機(jī)器，并計(jì)劃今年增加至49量子比特，實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”(quantum supremacy)。但現(xiàn)在，IBM率先完成了這項(xiàng)成就。

　　IBM研制出50量子比特原型機(jī)

　　當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月10日，在美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)的工業(yè)峰會(huì)上，IBM對(duì)外宣布，公司已經(jīng)成功研發(fā)20位量子比特的量子計(jì)算機(jī)，可在年底向付費(fèi)客戶開(kāi)放。更值得一提的是，IBM還成功開(kāi)發(fā)出了一臺(tái)50位量子比特的原型機(jī)，可為今后IBM Q系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

　　IBM在官方博客中寫(xiě)道，基于20量子比特量子計(jì)算機(jī)的相干時(shí)間(Coherence time，相干時(shí)間，就是信道保持恒定的最大時(shí)間差范圍)翻倍，由之前的50微秒到達(dá)現(xiàn)在平均相干時(shí)間90微秒。而且這臺(tái)量子計(jì)算計(jì)的設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性：基于50個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)也有相似的表現(xiàn)。

　　IBM20和50量子比特陣列

　　擁有50量子比特的計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)史上絕對(duì)可以成為一個(gè)重要里程碑。該領(lǐng)域的研究人員將這一里程碑稱為是“量子霸權(quán)”，它可以實(shí)施常見(jiàn)超級(jí)計(jì)算機(jī)所不能完成的任務(wù)。

　　IBM人工智能和IBM Q研究副總裁達(dá)里·奧吉爾(Dario Gil)表示，量子位數(shù)量增加只是一個(gè)方面。你處理的量子位越多，量子位之間的交互就會(huì)越復(fù)雜，因?yàn)榱孔泳哂邢嗷ゼm纏的屬性。如果你有更多的量子位，但它們相互聯(lián)系時(shí)有很高的錯(cuò)誤率，那么它們不見(jiàn)得比錯(cuò)誤率較低的5量子位機(jī)器來(lái)得強(qiáng)大。

　　另一個(gè)要關(guān)注的問(wèn)題是，在處理量子狀態(tài)時(shí)，它們?cè)谝环N名為相干性(coherence)的過(guò)程中往往存在一段很短的時(shí)間。這意味著，量子位回到0和1經(jīng)典的計(jì)算狀態(tài)之前，研究員只有一個(gè)短暫的時(shí)間窗口。在上個(gè)世紀(jì)90年代末期，研究人員只有短短幾納秒的時(shí)間可以關(guān)注相干性。即使在去年，IBM也只能為5量子位機(jī)器獲得47微秒和50微秒的相干性時(shí)間。這次IBM公布的相干時(shí)間在90微秒左右，是一次巨大的飛躍。

　　除了量子計(jì)算機(jī)外，IBM在軟件上也有建樹(shù)。其開(kāi)發(fā)的QISKit ，是量子信息軟件處理工具包，可用于幫助研究社區(qū)最大限度利用量子計(jì)算系統(tǒng)的核心。IBM稱，這是包括基于Python語(yǔ)言的建立、操控、顯示和研究量子比特的工具，表征量子比特的工具，批量處理任務(wù)工具和一個(gè)可將所需實(shí)驗(yàn)編譯到真實(shí)硬件的編譯工具。

　　自去年IBM推出5量子位的先進(jìn)計(jì)算機(jī)以來(lái)，IBM在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一路高歌猛進(jìn)。今年3月份，IBM就曾對(duì)外宣布，今年要推出全球第一個(gè)商業(yè)化量子計(jì)算云服務(wù)：IBM Q。這也是全球第一個(gè)收費(fèi)的量子計(jì)算云服務(wù)系統(tǒng)。

　　量子計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)之間的區(qū)別

　　相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)只能按照時(shí)間順序一個(gè)個(gè)地解決問(wèn)題，而量子計(jì)算機(jī)卻可以同時(shí)解決多個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用的運(yùn)算規(guī)則是二進(jìn)制，用0和1記錄信息狀態(tài)。但量子計(jì)算機(jī)由量子狀態(tài)來(lái)描述信息，根據(jù)量子的特性它可以同時(shí)表示多種狀態(tài)，并同時(shí)進(jìn)行疊加運(yùn)算，因而擁有更快速的運(yùn)算方式。

　　由于量子計(jì)算機(jī)處理能力比當(dāng)前傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，許多人認(rèn)為，量子計(jì)算機(jī)將完成以前被認(rèn)為是不可能完成的任務(wù)，例如模擬化學(xué)催化劑、建立超級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)的模型、破解加密密碼等。但迄今為止，這些公司開(kāi)發(fā)的量子計(jì)算機(jī)處理能力不夠強(qiáng)大或不夠精確，在運(yùn)行大多數(shù)任務(wù)時(shí)不足以超過(guò)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。