埋頭生產口罩的霍尼韋爾，造出了全球最強量子計算機，超越谷歌

大數據文摘出品

作者：牛婉楊、笪潔瓊

啥？霍尼韋爾(Honeywell)做出了全球性能最好的量子計算機？

霍尼韋爾最近可是非常忙活。作為全球數一數二的口罩廠商，疫情期間霍尼韋爾一直在努力生產口罩，大家對它的印象也多停留在口罩生產者的層面。但是事實上，人家是正經的多元化高科技製造企業，航空產品、汽車產品、渦輪增壓器以及特殊材料統統生產過。

今年3月，霍尼韋爾就揚言，「在接下來的三個月內，我們將推出世界上性能最高的量子計算機。」

3個月後，在6月18日，霍尼韋爾宣布：已經建造了目前世界上性能最好的量子計算機，量子體積達到64，其性能是下一代量子計算機的兩倍，甚至超過了谷歌、IBM、英特爾的同類產品。

量子體積達到64，並且還在指數級提升

霍尼韋爾的這臺量子計算系統已經達到了世界頂級水平。

這可不是霍尼韋爾自封的，而是基於IBM建立的量子計算機衡量基準得出的結論。

IBM提出了一個專門表示量子計算機性能的指標——量子體積，並指出，該公司開發的量子計算設備的「量子體積」增長規律類似摩爾定律。

IBM曾在官方網站上發文對「量子體積」概念進行了解釋。文章說，量子體積是一個衡量量子計算機性能的專用指標，其影響因素包括量子比特數、測量誤差、設備交叉通信及設備連接、電路軟體編譯效率等。量子體積越大，量子計算機性能就越強大，能解決的實際問題就越多。

這篇由IBM研究人員傑伊·甘貝塔和薩拉·謝爾登撰寫的文章還說，自2017年發布量子體積為4的設備「IBM Q 5 Tenerife」以來，IBM開發的量子計算設備的量子體積每年翻一番，這一增長規律與摩爾定律類似。

霍尼韋爾的量子計算機量子體積已經達到了64，並且還稱，未來5年，他們產品的量子體積每年將以一個數量級的速度增長。

這臺量子計算機有6個有效的量子比特。在許多情況下，一個系統的有效量子比特數比系統中原始的或物理的量子比特數要少，因為一些量子比特有可能丟失。但Uttley說，由於優越的系統設計，霍尼韋爾的計算機不會失去任何原始的量子比特。

霍尼韋爾表示，將在一年之內得到至少10個有效量子比特，相當於1024的量子體積。

離子阱／霍尼韋爾

霍尼韋爾的硬體與量子領域的其他參與者也不太相同。它是由捕獲的離子組成的，離子是具有淨正電荷或負電荷的原子。在這種情況下，阱是一個製造的設備，像一個計算機晶片，大約有四分之一的大小。

霍尼韋爾公開描述其計算機系統由一個「超高真空室」組成，它是一個籃球大小的不鏽鋼球，有可以讓雷射進入的開口。艙室由液氦冷卻到絕對零度以上10度，或華氏零度以下441度。

離子阱位於真空室內。當雷射射入艙內的開口並擊中被捕獲的離子時，量子操作就會發生，而這些操作類似於在經典計算機中，移動電子通過由矽電晶體組成的門。

摩根大通用了霍尼韋爾的量子計算機，對其讚不絕口，連論文都寫好了

霍尼韋爾量子部門負責人Tony Uttley稱，包括摩根大通在內的客戶已經用上了這臺量子計算機，進行一些與金融服務相關的研究計算，包括在欺詐檢測和為交易策略實施人工智慧方法方面的應用。

摩根大通還把他們藉助霍尼韋爾量子計算機進行的實驗寫成了論文《Canonical Construction of Quantum Oracles》，並掛在了arXiv上。

研究員還在論文中特別感謝了霍尼韋爾，包括Uttley，「他們對我們在霍尼韋爾量子計算機上的實驗執行提供了寶貴的幫助。」

論文連結：

https://arxiv.org/pdf/2006.10656.pdf

用於量子運算的離子阱腔室／霍尼韋爾

去年11月，霍尼韋爾宣布與微軟的合作夥伴關係，在完成最後的測試後，霍尼韋爾和微軟「希望在未來幾周內能夠讓客戶通過Azure雲進入最新的量子系統」。

量子計算機強在哪？

最後，這麼多巨頭爭相追逐製造的量子計算機，到底厲害在哪呢？

唯一的圖靈獎華人得主姚期智先生曾經打過這樣一個比喻。

中國有一個很古的寓言，是說「楊子見歧路而哭之」，楊朱看到有一隻羊走失了，他走到了分叉的地方，他不知道羊在哪一條路上，這個時候他就不能夠決定，覺得很悲傷，因為看起來唯一的方法，就是你必須先去走一條路，然後再走另外一條路。這代表著我們在做計算機的一個計算問題的時候，我們想要找一個答案，常常要搜索好幾個不同的方向，來看到底哪一個方向才能夠給你一個答案，這是傳統計算機面臨的一個問題。

在量子世界裡面，這個問題能夠得到解決。

在傳統的世界裡面，楊子看到有歧路，我們腦筋裡面出現的一個景象，最好的解決方法是什麼呢？如果楊子是孫悟空的話，這個問題就解決了，因為我在頭上拔幾根毛，變出很多個小孫悟空，每個人都走不同的路。這樣的話，大家可以同時搜索，搜索的時間就短了，一個難的問題就變得容易了。

而在量子世界的時候，這些最微小的粒子本身就具有孫悟空一樣的能力。所以，這是一個非常神奇的事情，在這種最微小的量子世界裡面，一個小孫悟空可以一下子變成兩個孫悟空，有一半的他走一條路，另外一半走另外一條路。

所以在量子世界裡面，在這些最小的分子、原子之下，他們這些小孫悟空，如果我們在一種適合的情況下，他們真的能夠有一個非常好的配合，能夠讓他們所有的分身全部分開，大家一起合作。換句話說，這個就是達到了我們的平行計算，基本上等於有無限多個能夠運作的計算器給你用。

這種能夠分身的魔術，並不是在所有的計算問題裡面，都能夠達到這個效果，不幸的是，量子物理世界在原理上還有其他結果。但是，有時候它可以做到。

在經典物理裡有一個和量子相似的情況，這個就是光，剛才你看到一個光，光有一個性質，大家碰到一起的時候，能夠幫助消長。一個非常經典的光學實驗，你如果從一個光源，放出一個光，經過一個屏幕，上面有很多的小洞，你在後面再放第二個屏幕，在第二個屏幕上，你就會看到，如果你看的精細的話，屏幕上的這個光，會有一個周期性的現象，有的時候亮，有時候暗，從亮到暗，可以看出有一個不同的變化。到底長的什麼樣子，它是跟光學的原理判斷的。

重要的一點是，它這個變化怎麼決定的，是由前面的波長、屏幕上的針孔之間的距離、參數所決定的。所以，你如果把這個問題反過來看，你如果看到結果以後，會告訴你原本的光源裡面的性質。

這個波的傳播，從計算機的角度來講，是可以計算的。

在量子裡面，我們怎麼樣用到剛才這件事情？如果說我們有一個密碼想要破解，我們可以把它代表成為量子裡面的量子態，那麼，量子態如果設計得好的話，在一個不太長的時間，你就能夠量出這些有意思的pattern，把它反過去就可以查出來它本來的密碼。

一旦量子計算機出現，求解量子方程式就有了可能。而如果你能解量子方程式的話，很多物理上的問題、化學上的問題、生物上的問題，甚至人工智慧的問題就都迎刃而解了。

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