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标准<span style='color:red'>量子计算</span>难于上青天堪称永远的50年

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标准量子计算难于上青天堪称永远的50年

日前，顶层会议集体学习量子科技研究和应用前景，提出要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局。量子计算和量子通信都是非常有潜力的技术，但也都存在技术不成熟的问题。数年前，无良商家和一些不负责任的媒体就过度炒作量子技术，甚至还搞出量子内衣、量子鞋垫、量子袜、量子保温杯等一些忽悠老百姓的东西。有鉴于前车之鉴，铁流简单介绍一下当下量子计算和量子通信存在的问题，量子计算连一个逻辑比特都做不到，属于“永远的 50 年”，量子通信则是量子密钥分配，而且并非无懈可击。目前，量子计算和量子通信还需要较长时间搞研究，还远远未到可以大规模产业化的阶段。量子计算为何被很多人看好近年来，传统计算机发展中已经逐渐遭遇功耗墙、通信墙等一系列问题，加上摩尔定律开始失效，芯片性能的增长开始放缓，传统计算机的性能增长潜力和增长速度都已大不如前。在这种情形下，探索全新物理原理的高性能计算技术的需求就应运而生。量子计算的基本原理是以量子位作为信息编码和存储的基本单元，通过大量量子位的受控演化来完成计算任务。一般选用处于纠缠状态的量子，比如光子的两个偏振态、电子的两个自旋态、离子的两个能级来构建量子位。想必很多人都听说过薛定谔的猫，而量子位就类似于那只猫的状态。一个量子位可以同时处于 0 状态和 1 状态，当量子系统的状态变化时，叠加的各个状态都可以发生变化。相对于只能表示 0 和 1 的晶体管，量子位能同时表示 0 和 1 两个状态，这就使量子计算机在并行计算上具有巨大优势——毕竟 N 个量子位可同时存储 2 的 N 次方个数据，数据量随 N 呈指数增长。同时，量子计算机操作一次等效于电子计算机要进行 2 的 N 次方次操作的效果，等于是一次演化相当于完成了 2 的 N 次方个数据的并行处理，这是现在的电子计算机所不具备的。理论上说，量子计算在核爆模拟、密码破译、材料和微纳制造等领域具有突出优势。 “量子制霸”标准量子计算机属于“永远的 50 年” 近年来，关于量子计算机的各种新闻不绝于耳，国内中科大潘建伟院士团队、郭光灿院士团队，国外谷歌、IBM 公司、Intel 公司先后开发出了量子计算原型机。此前，谷歌、英特尔、IBM 分别推出过 49、50、72 个物理比特的原型机。此前，谷歌此前发布的“通用量子计算机”Bristlecone，在量子比特数目上达到全球第一。不过，这里所谓的“通用量子计算机”的称呼，其实说具有较大水分的，只是专用机，做不到通用。 IBM 的 IBMQ 原型机则被誉为“世界首个专为科学和商业用途设计的集成通用近似量子计算系统，是目前全球唯一的独立商用量子计算机”。一些媒体在报道中，将 IBMQ 与 ENIAC 相比，认为将开启量子计算新时代。然而，标准量子计算机的实现可能性和可控核聚变类似，都是“永远的 50 年”，量子计算机将很快取代经典电子计算机只是不靠谱的幻想。什么是“永远的 50 年”呢？如果一项计算实现难度很大，以目前的技术储备几乎看不到实现的可能，但万一实现了足以引发一场技术革命，那么，在谈实现这项技术还有多久的时候，往往会用 50 年来表述——过了 10 年，同一个记者再去问同一个专家，得到的回复还是 50 年。也就形成了所谓的“永远的 50 年”。如果回答是 20、30 年，但时间到了却没做到，由于具体负责人都还在岗或在世，因而会带来一系列负面因素，但如果是 50 年，保不齐当年鼓吹这项技术的项目带头人都不在了，而且漫长的时间，也有利于冲淡人们的记忆。量子计算机就是这样的一项技术，如果能够实现的话，前景广阔，但以现在的技术储备而言，根本制造出标准量子计算机。同属“永远的 50 年”的还有可控核聚变技术，如果能够成功人类能摆脱化石能源枷锁，也许还能开启共产主义社会模式。问题就在于，这项技术属于“永远的 50 年”。实现标准量子计算机难度极大之所以实现标准量子计算机难度极大，主要是因为在编码、系统扩展、逻辑门精度、相干消等诸多方面，都有着极大的差距。编码是制造通用量子计算机的最大拦路虎。如果要制造出超过经典计算机的标准量子计算机，就必须至少获得 50 个逻辑比特。然而，目前人类所知的量子纠错机制，必须用上 80-10000 个物理比特，才能产生 1 个逻辑比特。目前全球没有任何一家商业公司或科研机构，能够做出一个逻辑比特。要说明的是 50 个逻辑比特并不是终点，而仅仅是一个新起点——虽然一些量子计算机的鼓吹者声称 50 个量子比特就能颠覆经典计算机，但实际上，这种说法并不客观。瑞士苏黎世皇家理工学院的物理化学家马科斯 . 雷勒表示：“如果我们拥有超过 200 个逻辑比特位，我们就能在量子化学上做到传统计算机无法做到的事情，如果拥有 5000 个逻辑比特位，量子计算机将为这一领域带来颠覆性的改变。” 更多的逻辑比特就需要扩展系统，但系统扩展的难度会以几何倍数增长，何况现在连一个逻辑比特都无法实现。逻辑门精度也是一个大问题，要制造出标准量子计算机，单比特门精度和双比特门精度都必须达到非常高的要求。一些现在所谓的“量子计算机”的单比特门精度和双比特门精度其实都达不到标准量子计算机的要求。量子计算有赖于量子纠缠，随着环境、时间的变化，量子之间会失去这种纠缠效应。而维持量子纠缠的稳定时间才是真正有用的，而 IBM 此前只能维持 90 毫秒，这么短的时间，基本不具备实用价值。现在这些所谓的“量子计算机”，虽然在宣传上往往冠以“通用”之名，但其实都只能完成特定任务。比如国内的某台量子计算原型机就只能做波色采样，不具备通用性。国外谷歌、IBM、英特尔的机器也是类似，都是专用机，在一些特定应用，能够取得相对于经典计算机的优势，但不具备通用性。对于量子计算机，无论是商业公司也好，还是政府也好，投入一定资金进行探索是非常好的。在技术进步的道路上，不断取得成绩也值得称赞。但一些商业公司过分炒作量子计算概念，对一些有限且局部的进步大肆渲染浮夸营销误导大众，仿佛量子计算机就要到革命的前夜，仿佛经典计算机就要成为电子垃圾，未免就有些过了。至于一些媒体过度炒作量子霸权，或者将量子计算机与贸易摩擦强行挂钩，着实令人无语。标准量子计算任重道远谷歌、IBM、英特尔与潘院士、郭院士团队的努力都值得称赞。然而，问题就在于量子计算机概念被过度炒作，量子已经成为与纳米、Alot、5G 等词汇一样被媒体和资本热炒，被捧得太高，已经超出其实际技术水平，并衍生出了很多原本不具备的概念。这种做法并不利于行业的健康发展和技术进步。由于研发标准量子计算机的难度非常非常大，有业内人士认为：所谓标准的量子计算机，也是一批人的定义，不见得一定是最后的实现方式，我们要以比较开放的态度来看这个系统是不是能够实现超越非量子的计算能力。无独有偶，IBM 的工程师也提出了“近似量子计算”的概念，也就是在无法解决编码问题的情况下，开发出能够适应、容忍噪音的算法，并得到正确的答案。这就像是在大选中，统计人员无视一些出错的的电子选票后，仍然得到正确的选举结果。总而言之，量子计算机必然会先以量子专用机的形式出现，并在特定领域取得自己的立足之地。这些专用机只会是经典计算机的补充，而非对经典计算机的革命。若要制造出具有通用性，且性能超越经典计算机的标准量子计算机，则是一项非常艰巨的任务。

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量子计算谷歌英特尔 IBM

发布时间：2020-10-19 00:00 阅读量：2148 继续阅读>>

IBM发布<span style='color:red'>量子计算</span>路线图:2023年打造有1000个量子比特的机器

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IBM发布量子计算路线图:2023年打造有1000个量子比特的机器

　　IBM 今天首次公布了其量子计算硬件的未来路线图。这里有很多需要消化的东西，但短期内最重要的消息是，该公司认为，它正朝着在2023年底之前打造出超过1000个量子比特以及10到50个逻辑量子比特之间的量子处理器的方向发展。　　目前，该公司的量子处理器最高为65个 qubits。计划在明年推出一款127位的处理器，并在2022年推出一款433位的机器。为了达到这个目标，IBM 还在建造一个全新的冷却装置以容纳这些更大的芯片，以及连接多个这些单元的技术，去构建一个类似于今天经典芯片中的多核架构的系统。　　这是由于随着这些芯片越来越复杂，它们的体积也越来越大。这意味着，即使是 IBM 现在正在建造的10英尺冷却箱，也无法容纳超过也许100万个量子。到那时必须在这些腔室之间建立互联。　　IBM 将这一计划比作半导体产业的诞生。为了达到量子产业的终极目标，也就是打造大规模、容错的量子计算机，公司可以走两条不同的道路。第一种会更像阿波罗计划，大家聚在一起，对一个问题研究了十年，然后所有不同的部分聚集在一起，争取这一个突破性的时刻。随着时间的推移，一个由第三方厂商组成的生态系统将会兴起。这个行业已经到了复杂程度大大增加的地步，各个参与者已经不能什么都自己做了。反过来，这意味着生态系统中的各个玩家现在可以专注于专业化，并找出他们最擅长的领域。　　IBM 认为，2023年将是行业的一个拐点，通往1121qubit 机器的道路将推动整个堆栈的改进。IBM 正在努力执行的这些性能改进中，最重要的也是最雄心勃勃的是将错误率从今天的1% 左右降到接近0.0001%，看上去雄心勃勃，但从这几年前 IBM 量子计算的发展所处的轨迹来看，这是发展曲线所指向的合理数字。

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IBM

发布时间：2020-09-16 00:00 阅读量：1511 继续阅读>>

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微软的量子计算梦

量子计算吸引了各路科技巨头，微软便是其中之一。据外媒报道，微软通过确保 Windows 在多种类型的硬件上运行，终于实现了它的目标。周一，微软在其 Ignite 大会上宣布了一项名为 Azure Quantum 的云计算服务，使人们可以在不久的将来通过云计算平台访问目前最奇异的硬件：量子计算机。多家科技巨头正斥巨资进军量子计算领域，而微软正是其中之一。通过利用神奇的量子力学过程处理数据，量子计算有望实现前所未有的计算能力。目前，微软正准备推出的这项 Azure Quantum 云计算功能，预计将为部分客户提供 3 台量子计算机原型机的接入服务。这 3 台原型机分别来自工程巨头霍尼韦尔（Honeywell）和两家初创公司——美国马里兰大学量子计算初创公司 IonQ，以及耶鲁大学量子计算初创公司 QCI（Quantum Circuits, Inc）。微软方面并没有表示这些量子计算机已经可以正式投入使用。现有的量子硬件功能尚且薄弱，但与竞争对手 IBM 和谷歌不谋而合的是，微软高管表示，开发人员和企业应该开始着手使用量子算法和硬件，以帮助业界更好地了解该技术的优势。微软旗下量子计算研究团队 Microsoft Quantum 总经理 Krysta Svore 指出：“我们清楚的知道无法拿出一个通用的解决方案；我们需要的是一个全球性社区。”微软的这项 Azure Quantum 新服务将与其先前发布的量子编程工具以及微软云服务相整合。编码器不仅可以在模拟的量子硬件上运行量子代码，也可以在霍尼韦尔、IonQ 或 QCI 的真实量子硬件上运行量子代码。周一，在美国佛罗里达州奥兰多市举办的 2019 年度 Ignite 大会上，微软正式宣布了这项新服务，并表示将于未来几个月内推出。该公司的合作伙伴也将在自己的设备中运行微软的量子计算机，但仍通过互联网将量子计算机连接至微软云服务。微软也有一个自主开发已久的量子研究项目，但目前尚未制造出任何量子计算硬件。微软的 Azure Quantum 与 IBM 的一项服务有相似之处，后者从 2016 年开始提供免费和付费访问原型量子计算机的服务。上周，谷歌宣布公司旗下的一个量子处理器在计算方面超越了一台顶级超级计算机，达到了被称为“量子霸权”的里程碑。谷歌还表示将于不久向部分公司提供远程访问量子硬件的服务。微软 Azure Quantum 服务的不同之处在于能让客户访问几种不同的量子计算技术，这或许是未来量子计算市场的一个方向。由于量子硬件操作难度大，普遍认为大多数公司将通过云来获取这项服务，而不是购买或自己制造量子计算机。到目前为止，IBM 和谷歌的服务仅限客户访问他们所开发的硬件。“微软的模式更像现有的计算行业，云提供商允许客户从英特尔和 AMD 等不同的公司选择处理器。目前我们正处于量子计算产业发展的阶段，企业都想尝试尽可能多的东西。”美国量子计算初创公司 Strangeworks 的首席执行官 William Hurley 表示，该企业为程序员提供一种与 IBM、谷歌和其他公司的量子计算工具进行构建和协作的服务。微软的硬件合作商分别代表了两种领先但完全不同的量子计算机构建方式。霍尼韦尔和 IonQ 使用电磁场内的单个离子对数据进行编码，而 QCI 使用超导金属电路，后者的这种方法也受到 IBM 和谷歌的青睐。微软的量子云模型的开发或许还能帮助在量子硬件方面取得成就，但却由于缺乏自己的云业务而难以吸引客户的企业，例如霍尼韦尔和几家财力雄厚的初创公司。微软合作伙伴 IonQ 的首席执行官 Peter Chapman 表示：“有了这一助力，我们能够更加专注于自己最擅长的领域，制造出一流的量子计算机。”这家初创公司的早期客户包括寄希望于量子计算机解决化学问题的陶氏化学公司（Dow Chemical）。微软的量子云缺乏公司自主研发的量子硬件。微软的大型量子研究项目着眼于一种较为青涩的技术。微软认为从长远来看该技术更有益，但目前甚至尚未生产出可以进行幼儿园算术水平运算的芯片。量子计算机的构建基于较为少见的设备——量子位（qubit）。与传统硬件中的组件一样，量子位依赖数据运行。但是，由于量子位将 1 和 0 编码为量子机械效应，正如亚原子粒子的自旋，量子位可以翻转为 1 和 0 叠加的第三状态。与当今人类世界中的任何事物均不同，该状态允许数学以常规计算机无法简化的方式进行计算。科技行业的量子梦想面临的最主要挑战是，量子位非常不稳定。量子机械过程非常微妙，易受热或电磁噪声影响。IBM、谷歌和英特尔生产的最大芯片大约有 50 量子位。但目前尚不清楚这些设备是否能用少于一百万以上的量子位达到更高的使用质量。对于微软而言，这场博弈的关键是预计将比现有量子位更稳定的拓扑量子位（topological qubit）。该量子位的基础是操纵一个长期理论存在但直到最近才被发现的亚原子现象，即马约拉纳零模（Majorana zero mode）。该模式以一位 1938 年神秘失踪的意大利物理学家的名字命名。尽管已经发现了关键现象，微软仍未开发出拓扑量子位，虽然微软首席量子执行官 Todd Holmdahl 曾表示该量子位将于去年年底面世。微软量子硬件总经理、加州大学圣塔芭芭拉分校的物理学教授 Chetan Nayak 则回应称，他的团队正在努力攻克难题，包括将数百万个未来量子位放置于硅片上所需的材料科学技术。他表示：“取得的进展令我们非常兴奋。”对于当自主研发的量子处理器准备就绪，微软是否考虑其结束周一宣布的硬件合作伙伴关系的问题，Nayak 给予了否定。但他表示微软考虑采用一种与笔记本电脑类似的策略，微软拥有自己的 Surface 品牌并支持竞争设备。他说：“我们期待多种形式的硬件能够共存一段时间。”尽管缺乏自主研究的量子计算硬件，微软还是在周一发布了新的计算机芯片。但这款仍是传统芯片，不同之处在于其针对超低温环境运行，从而在量子硬件时代到来时控制相应的处理器。此外，与谷歌和 IBM 当前的量子硬件一样，微软未来的量子位将需要在特殊的冰箱内冷却至接近零的绝对温度。创建一个能够在紧挨着量子处理器的情况下保持运行的计算机芯片，可以减少控制冰箱外部电子设备所需的大量线路。谷歌的量子芯片仅由外部电子设备控制，上周谷歌表示，布线是扩大其技术规模的主要挑战。

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微软量子计算

发布时间：2019-11-06 00:00 阅读量：1427 继续阅读>>

谷歌加入<span style='color:red'>量子计算</span>竞赛,目标“量子霸权”

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谷歌加入量子计算竞赛,目标“量子霸权”

Google最近发布72量子位的Bristlecone处理器，加入IBM、微软、英特尔、Rigetti、D-Wave与富士通等公司之列，积极布局实现“量子霸权”的终极目标。Google最近发布72量子位(Qubit)的Bristlecone处理器，加入竞争日益激烈的量子计算竞赛。IBM目前拥有50量子位的量子计算机。英特尔(Intel)开发出49量子位的量子处理器已送交其研究合作伙伴进行测试。Rigetti拥有19量子位的量子计算机。还有D-Wave是一台可用的2048量子位退火量子计算机，富士通则拥有1024量子位退火量子计算机。虽然D-Wave和富士通的量子计算机并不是所谓的通用系统，但仍然脱离不了实现“量子霸权”(Quantum supremacy)的终极目标。“量子霸权”是指量子计算机的计算能力达到能够解决或大规模加速现有传统计算机无法处理的相关问题。量子霸权的认可还需要对于量子程序进行验证。Google最新Bristlecone量子处理器(左)；右图是该量子处理器的芯片示意图，每个‘X’代表一个量子位。Google日前发布其Bristlecone交付研究伙伴进行测试时，正式加入这一竞赛行列。Google并未说明新的量子处理器上执行哪些程序，但发表了以下内容：“这个基于闸极电路的超导系统目的在于提供一个测试平台，深入研究Google量子技术的系统错误率和可扩展性，以及探索量子模拟、优化以及机器学习等应用…，我们审慎乐观看好能以Bristlecone实现量子霸权，并认为学习打造与操作这种高性能的装置是一项令人兴奋的挑战！”然而，除了Google及其研究合作伙伴之外，其他公司是否能获得存取Bristlecone量子计算机的授权，目前还不得而知，不过，这毕竟是一项令人印象深刻的壮举。市场研究公司Tirias Research根据摩尔定律(Moore’s Law)的精神，推测在2020年底以前，业界通用的量子计算机可能达到多少量子位数的线性和指数轨迹。如果量子计算领域领域呈线性成长，那么最终每量子处理器约可达到100到200量子位。虽然Google尚未完成Bristlecone的测试，但这一预测结果较接近。如果成长速度呈指数级，那么在短短两年内，每个量子处理器将会达到1,000量子位的好几十倍。对于量子计算的最理想预测还无法达到量子霸权的目标（来源：Tirias Research）预测在通用量子计算机得以达到量子霸权之前，业界必须先弄清楚如何建立可靠的逻辑量子位，然后设法将至少几千个量子位连接到目前可用的计算机。其挑战在于还没有人真正展示逻辑量子位、除错或其他容错机制。量子计算机设计人员可能需要几十个物理量子位——微软(Microsoft)的目标是到几千或几万个量子位(几乎是所有公司的目标)。主流的量子计算机设计者无法仅用简单的外推法，在2020年以前打造具有数千逻辑量子位的可用量子计算机。为此，必须先在科学与工程方面取得一些突破。打造容错量子计算机是一条漫长之路。因此，针对特定类型的问题，退火量子计算机可能率先达到量子霸权。好消息是在今年年底以前，我们将更加了解量子计算机的可能发展轨迹。

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谷歌

发布时间：2018-03-15 00:00 阅读量：1317 继续阅读>>

<span style='color:red'>量子计算</span>竞争格局升温,芯片厂商进入“战国”时代

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量子计算竞争格局升温,芯片厂商进入“战国”时代

2018年初，量子计算的竞争格局继续升温。但当下的量子计算格局就像是50年前的半导体芯片行业。硅基集成电路（IC）于1968年进入“中规模”集成阶段。在短短几年内，单个芯片上的晶体管数量就从十个激增至数百个。一段时间后变成了数千个，然后是几万个，而现在——五十年后的今天——单个芯片上晶体管的数量已达数百亿。量子计算是量子物理的一个实际应用，它将被冷却到毫开尔文温度的单个亚原子粒子作为计算元素（compute elements）。这些亚原子计算元素被称为“量子位”。量子位可以用CMOS技术制造，如标准IC。但若想在量子计算机极度寒冷的运行环境中，通过互连、控制和传感器电路来操纵和协调越来越多的量子位，需要新的科学和技术的发展。IBM 16量子位处理器(来源:IBM)量子计算目前正处于量子位只有两位数的时代。2017年，一个具有20个通用物理量子位的芯片横空出世，「我」相信2018年，我们将见证具有超过50个通用量子位的芯片诞生。但是第一个面向大众市场的通用量子计算机需由数千个逻辑量子位构成。逻辑量子位是容错的，可以进行错误检测并最终纠错。几千个逻辑量子位至少可以转换成几万个物理量子位——这取决于物理量子位构造——数量级也可能更高。IBM的量子计算机I / O子系统，用于获取进出毫开尔文液氦浴中的电信号（来源：TIRIAS Research）事实上，从几十演变为几百个物理量子位需要一定的时间；从几百到几千则需要更长的时间。专家们认为，一个具有数千个逻辑量子位并可商业化部署的量子计算机问世至少需要十年的时间，甚至二十年。“量子至上”很难一蹴而就。不过与此同时，许多供应商正在取得令人瞩目的进展。这是2018年初量子计算的记分卡。量子计算目前正处于快速扩张阶段，但当数量较少时，快速增长很容易。量子系统之下IBM和Rigetti推出了可用于公共和有限访问使用的基于云的通用量子计算机（分别为20和19量子位系统），各自都有一个全栈软件开发工具包（devkit）。NTT推出了基于云的量子点和基于光子学的体系结构，及其全栈开发套件（devkit）。微软和谷歌推出了他们的通用量子计算研发计划以及全栈devkit和模拟器，但尚未公开展示硬件。英特尔展示了芯片原型，但还没有进行验证。IonQ，Quantum Circuits和RIKEN正在投资硬件开发，但还没有对外公布他们的工作。目前只有两家公司在向客户销售专用系统，不过是否可以被称为量子计算机仍存在争议：D-Wave的量子退火架构和Atos的专用量子模拟器。D-Wave和NTT实现了2048个物理量子位，不过他们使用完全不同的技术来实现，而且他们的系统并没有显示出完全通用的量子计算能力。他们的架构适用于解决优化、分子动力学、甚至深度学习训练和推理任务等问题。D-Wave量子计算芯片(来源: TIRIAS Research)量子计算模拟模拟数十个物理量子位需要大量的“传统”计算能力，这相当于当下最先进的基于IC的计算、内存、存储和网络结构。如果研究人员可以真正构建与当前仿真系统一样大的真实系统，这些“仿真软件”可能比他们模拟的量子计算机运行速度慢几个数量级。上周，来自Jülich超级计算中心，武汉大学和格罗宁根大学的欧洲研究人员组成的团队成功地模拟了一个46量子位的通用量子计算机。这个模拟打破了美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室4月份创下的45量子位的记录。去年7月，哈佛-麻省理工学院超冷原子中心和加州理工学院的一个美国团队模拟了一个51量子位量子计算机，但它是为了解决一个特定的方程，而不是通用的模拟。去年11月，马里兰大学和美国国家标准与技术研究院（NIST）的一个小组发表了一篇关于53量子位模拟器的论文，但它也是为了解决一个特定的问题。同时，在云计算中，IBM在一台经典的超级计算机上内部模拟了一个56量子位的通用系统。但是，在公开使用16量子位系统的情况下，IBM似乎并不重视Q Network项目之外的最终用户仿真。微软新推出的量子开发套件支持在其Azure云中模拟“超过40个量子位”，其本地基于PC的模拟可以在16GB内存中扩展到大约30个量子位。我不得不怀疑，微软的Azure量子计算模拟是否与它最近与Cray的合作关系有关。Rigetti的基于云的Forrest模拟器可以模拟多达36个量子位。Google的Quantum Playground可以模拟多达22个量子位。通用芯片2017年底，IBM推出了20量子位芯片，这是IBM Q Network发布的基石（详细信息请参阅下面Q Network的公告）。IBM表示，他们已经构建好并在内部测试了一个50量子位芯片。IBM Q Network的参与者可以访问新的20量子位系统，随着量子位芯片发展，他们还可以提前访问50量子位芯片。英特尔在去年十月份向其研究合作伙伴QuTech（荷兰量子计算和量子互联网研究中心）交付了一个17量子位的测试芯片，并于2018年初在消费电子展（CES）上展示了一个49量子位芯片。Rigetti本周宣布，其19量子位芯片可用于云访问（访问需经Rigetti批准）。Rigetti的芯片是20量子位架构，其中一个量子位有一个制造缺陷，紧随在IBM之后。谷歌已经在内部测试了6个、9个和20个量子位芯片，并且正在研究一个49量子位芯片，该芯片本计划在2017年底交付使用，但并没有如期发布。Rigetti 20量子位芯片(左)，谷歌6量子位芯片及其载体 (中)，英特尔49量子位芯片载体(右)(来源:各自的制造商)Atos表示，其40量子位模拟器基于英特尔的Xeon处理器，但专用硬件加速器“即将问世”。这并不奇怪，因为IBM正在内部使用其Power Systems在开发过程中模拟量子计算机。量子软件开发在软件方面，为了吸引学术研究人员到特定的体系结构，开源关键代码是必需的，因为这些研究人员在过去的几十年里一直在开源内部量子计算环境。今年，IBM开放了QASM（Quantum ASseMbler），这是IBM QISKit（Quantum Information Software Kit）的一个关键部分。XACC（EXtreme scale ACCelerator）连接到Rigetti的模拟器和原型芯片以及D-Wave的生产系统。QuTiP（Quantum Toolbox in Python）是开源的量子计算模拟器，在各大量子计算硬件社区中使用（阿里巴巴、亚马逊、谷歌、霍尼韦尔、IBM、英特尔、微软、诺斯鲁普·格鲁曼、Rigetti和RIKEN的标志都在其网站上出现）。据推测，QuTiP正被用来模拟正在开发的硬件架构。Google与Rigetti合作了一个编译和分析量子化学问题的开源软件包——OpenFermion。微软则推出了Q＃（Q-sharp）量子计算语言（请在下文中阅读有关微软的更多信息）。相关的活动还有很多，在此不再一一赘述。关于中国由于缺少量子计算机的出版物和公告，中国公司一直受到广泛的关注。今年中国宣布成立了价值100亿美元的量子信息科学国家实验室，并计划于2020年开放。阿里巴巴、百度和腾讯在人工智能和深度学习投入了大量资金，希望今年可以听到更多关于他们关注量子计算的消息。最近的大公告微软宣布量子开发套件微软在二十年前——2000年——就开始从事量子计算工作。去年九月份，微软在Ignite上宣布，它将在2012年发现的Majorana Fermions基础上开发量子计算程序。如果微软能够利用Majorana Fermions，微缩逻辑量子位可能比替代量子位技术经济得多——仅需大约10个物理量子位到一个逻辑量子位，而不需成千上万个。微软的Majorana Fermion量子计算原型芯片（来源：TIRIAS Research）但是，在其大型的Majorana Fermion推出之后，微软一直闭口不言其硬件进展。相反，微软专注于量子模拟的新的Q＃语言，使其紧密融合其Visual Studio集成开发环境（IDE）和量子计算机模拟工具，包括分析资源利用率的跟踪模拟器，以及大量的库、代码示例和所有的文件。微软的量子模拟器使用英特尔的高级矢量扩展指令集，自2011年“Sandy Bridge”处理器一代以来，在英特尔处理器中得到了支持。微软去年也宣布了它的项目——基于FPGA的AI加速器的“脑波计划”（“Brainwave”），并暗示它正在Brainwave上运行“量子启发优化”。我的猜测是，微软正在通过优化Brainwave的FPGA深度神经网络（DNN）逻辑，提高深度学习模型的准确性或速度，或提高这两者。微软的开放十分重要，因为使用Visual Studio IDE的企业软件开发人员有很多。这是一个成熟高效的工具包。将量子计算集成到Visual Studio中可能会使新一代的学术研究人员告别开源IDE，就像英伟达通过其CUDA应用程序编程接口（API）和工具包去实现GPU编程一样。IBM宣布Q NetworkIBM已经推出了QISKit API和devkit，以供开发人员访问IBM基于云的Quantum Experience和本地模拟器。去年十二月，IBM推出了Q Network生态系统开发计划。IBM将基于支付能力和对IBM量子生态系统可能的贡献值来限定会员资格，而没有在会员级别上设限。访问IBM的量子计算资源非常简单，通常访问都是Q Network参与者的一或两代访问硬件和最新的开发资源。有三种类型的会员，公布的参与者是：•Hubs（教育、研究、开发和商业化区域中心）：庆应义塾大学，墨尔本大学，橡树岭国家实验室（ORNL），牛津大学和IBM研究院•合作伙伴（特定行业或学术领域的先驱）：戴姆勒（Daimler），摩根大通（JPMorgan Chase&Co），JSR和三星（Samsung）•成员（制定量子准备战略）：巴克莱（Barclays），本田（Honda），Materials Magic（日立金属集团）和长濑（Nagase）IBM的Q Network和更大的IBM Q体验用户群的目标用户是研究生，学术研究人员和商业研究人员。无论是提供基础设施还是理解如何通过量子计算机编程来解决有用问题，量子计算都还处于实验阶段。量子计算目前还处于发现和启发阶段。IBM表示，Q Experience工具被1500多所大学，300多所私立教育机构和300多所高中用作其物理课程的一部分。这也是英伟达成功的CUDA工具教育推广战略。IBM称35个第三方研究出版物使用了Q Experience工具，这个数字令人印象深刻——它突显了量子计算早期研究人员正在进行的激烈竞争。关于未来实现量子计算的商业化，我们还有很长的路要走。途中可能会有一些暂时的优势，但随着投入量子计算研发的大量投入，如果没有持续长期的研发和商业化战略，任何一个竞争者的短期量子优势都将转瞬即逝。不出意外的话，2018年我们将看到具有50个或更多通用量子位的系统。我们还将看到一些更专门的系统——超过2000个物理量子位，在解决某一类问题时突显出显著的量子优势。我们计划在3月份参加量子通信、测量与计算国际大会（QCMC），紧跟量子计算的研究潮流。

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量子计算,计算机,芯片

发布时间：2018-01-16 00:00 阅读量：1485 继续阅读>>

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