儀商訊：美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月10日，IBM在IEEE的工業(yè)峰會上對外宣布，公司已經(jīng)成功研制出了50量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)，這一個(gè)巨大的成就可為今后IBM Q系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。此外，IBM研發(fā)的20位量子比特的量子計(jì)算機(jī)將在年底向付費(fèi)客戶開放。

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。

量子計(jì)算機(jī)是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律，進(jìn)行高速運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置，其運(yùn)行的是量子算法，處理速度驚人，比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快數(shù)十億倍。指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計(jì)算和模擬能力的計(jì)算機(jī)。

IBM研制的50量子計(jì)算機(jī)是一個(gè)巨大的成就，50量子比特的量子計(jì)算機(jī)，一步就能進(jìn)行2的50次方運(yùn)算，即一千萬億次計(jì)算。這也就是說，一臺臺式機(jī)大小的量子計(jì)算機(jī)，可能達(dá)到今天最先進(jìn)的中國天河一號超級計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。

IBM研制出50量子比特原型機(jī)

IBM在官方博客中寫道，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)施常見超級計(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，那么它們不見得比錯(cuò)誤率較低的5量子位機(jī)器來得強(qiáng)大。

另一個(gè)要關(guān)注的問題是，在處理量子狀態(tài)時(shí)，它們在一種名為相干性（coherence）的過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。其開發(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，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