科技巨頭們的量子計算「情節」
2020-11-09 量財經AI量子計算再一次成為了熱點話題。我國已經明確提出，將加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局。
此前，世界級頂級學術期刊、英國《自然》雜誌發表了一篇由英特爾與QuTech共同發布的論文，證明了在高於1開示度下，能夠成功控制「高溫」量子位。
緊接著《自然》雜誌又發表了兩篇論文，都證實能夠成功提高量子計算的工作溫度，分別是1.5開爾文和1.1開爾文。
雖然此次科學家們僅將量子計算機運行的溫度提升了15倍，但這對於量子計算來說卻是一次重大進展。原因還要從量子計算的本質說起。
量子計算是基於量子理論原理的一種全新計算模式，和當前經典的二進位計算有本質的不同。簡單來說，二進位計算只能處理0和1，但量子計算則可以同時處理更多可能性，類似於0或1。 因此量子計算具有現有計算機無可比擬的計算能力，能夠提供前所未有的解決方案。
但是要實現量子計算還是非常困難的，量子計算機必須在極冷的條件下才能運行，因為添加系統的每個量子比特都會產生熱量，而溫度越高，粒子振動就會越劇烈，量子比特精妙的狀態就會被幹擾，進而影響性能。因此，此次量子計算溫度的提升能夠很大程度上降低開發工程的難度和成本。
優越性 vs. 實用性
雖然對於外界物理狀態要求非常嚴苛，但這沒有阻擋科技公司們對量子計算的追求。
早在10年前，科技巨頭們就開始了量子計算的「軍備競賽」。因為一旦真的實現將量子計算機搬出實驗室，運用到實際操作中，我們面對的很多重大問題都可以引刃而解，背後的經濟價值、社會價值不可估量。
不過科技巨頭們的量子計算研究有著不同的目標，走的路徑也不盡相同。
以谷歌和IBM為首的科技巨頭們通過自研的方式一直希望能夠實現「量子優越性」，即證實量子計算機可以完成經典計算機無法做的的事情。在這方面，兩家公司的表現一直都非常活躍。
去年9月份，谷歌發表在《自然》雜誌的一篇論文表示，通過一臺具有54個量子比特的量子計算機完成了傳統架構計算機無法完成的任務，在世界第一的超級計算機需要1萬年完成的實驗，量子計算機只用了3分20分秒，率先論證了「量子優越性」。（之後被IBM反駁，仍有待驗證）
英特爾則更加注重在「量子實用性」方面的研究。英特爾2015年宣布投資5000萬美元與荷蘭科研機構QuTech展開為期10年的合作計劃，從此開始了量子計算之路，此後幾乎每年在實用性方面都取得重大進展。
英特爾從一開始就研究多種量子位類型，押注兩個重大研究方向，一種是超導量子位，另一種是自旋量子位，後者可以克服一些量子計算從研究到實用的障礙。
值得一提的是，自旋量子位處理器的設計非常類似於傳統矽電晶體技術，而英特爾擁有幾十年大規模製造電晶體的經驗，如果成功進行商用，英特爾在這方面的優勢將是無可比擬的。
另外，為了更好地提升實用性，英特爾對整個量子計算的系統都在做深入研究，從量子位設備到控制這些設備以及量子應用所需要的硬體和軟體架構。這些元素在將量子計算從研究到轉變為現實的過程中起到至關重要的作用。
在去年12月份英特爾發布了「Horse Ridge」的首款低溫控制晶片，能夠實現對多個量子位的控制，可以說是量子計算實用性道路上的一個重要裡程碑。
另外和其他科技巨頭不同的一點是，英特爾在研究量子計算期間沒有放棄繼續對摩爾定律的進一步推進。在英特爾看來，量子計算不會取代傳統計算或神經形態計算，我們仍然需要摩爾定律的發展，帶來技術進步。
商業化的選擇
量子計算投資巨大，要不要在目前的進展下走向商業化是科技巨頭們需要作出的一個選擇。
IBM在量子計算商業化道路上走在前列，在2019年IBM就推出了商用量子計算概念機。據悉，目前已經有包括航空、汽車、銀行、金融等多個領域的100家組織在使用IBM的量子計算服務。
谷歌也開始在外部尋找量子計算有價值的應用，會將技術開源給一些學術研究人員和創業公司，並對其投資，希望能儘早創建出量子計算機。
不過對英特爾來說，目前還沒有任何商用的打算。在英特爾看來，需要等技術足夠成熟後才會啟動商業化進程。英特爾研究院院長Rich Uhlig表示：「如果把量子計算商業化比作一場馬拉松，現在才跑完一英裡。」
英特爾的研究表明，只有在數百個甚至數千個量子位可靠運行的情況下，量子計算機才能比超級計算機更快地解決問題，而業界開發出這種規模的量子計算機還需要數年時間。
不過可以確定的是，量子計算仍在非常早期的階段。對於科技公司來說，快速爭奪市場還是精心打磨技術是現在需要面臨的挑戰，但從以往的經驗來看，技術往往是最終致勝的關鍵。
不論如何，量子計算正在帶給我們更多的可能性，或許現在威脅全人類的新冠病毒也有希望能藉助量子計算的力量徹底消除。期待科技巨頭們未來帶給我們更多的驚喜。
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