IBM 开放量子计算平台,开发者也能使用量子计算服务

据国外媒体 5 月 4 日报道,IBM 宣布开放他们的超导量子处理器,这意味着对这一硬件感兴趣的人可以通过这一新的量子计算平台亲手获得量子体验。从 IBM Research 发布的信息来看,他们是继 2013 年英国布里斯托大学在线开放 2 量子位芯片之后,又一新的量子计算平台。


在 IBM 看来,如今量子计算依然处于早期的研究阶段,但他们希望通过这种对研究者开放的手段加速量子计算发展进程。即使这只是推进量子计算进程迈出的一小步,但科技媒体 TechCrunch 将其评论为「非常大胆、有野心」的一步。


Jerry Chow 是 IBM位于美国纽约约克敦海茨 Thomas J. Watson 研究中心的量子计算小组的负责人。正是他所负责的这个团队于昨日公开了网站,能够让感兴趣的团体接触到这一被称为 IBM Quantum Experience 的 5 量子位计算机。当然实体硬件依然位于 IBM 在纽约州的研究室中,他们提供的是量子教程和一个程序界面,可让外部程序员或研究人员通过界面在他们的芯片上测试各种算法。 

Jerry Chow 表示 IBM 之所以做出这一举措,是想为量子计算将来的实际应用做好准备。「我们想要帮助人们形成不同的想法,并学会如何设计量子计算机」Chow 说,他也希望无论是普通民众还是专家都能在这一在线设备上进行编程,从而让他的团队在大型量子计算机研究上获得有用数据。


IBM 量子计算理论和信息小组的管理人员 Jay Gambetta 同样表示,「我们的目标是让人们开始考虑量子计算,开始思考一台量子计算机如何工作。大部分人认为量子太难、太诡异或者是与众不同的。确实,它是与众不同的,但并没想象的那么难。」


除了 IBM, 谷歌、微软和许多学术组织都在试着开发量子计算机,因为量子计算能够解决那些传统计算机不能解决的问题。但不是所有的研究组织都像 IBM 一样开发芯片,而且除了合作方,不是所有人都有机会使用到这些芯片,加拿大滑铁卢的量子计算研究院(the Institute for Quantum Computing)的 David Corey 说。所以他认为 IBM 能做出这一 7x24 小时都可信赖的在线芯片是令人瞩目的事情,他说,「我不知道哪一个系统能拥有如此鲁棒性。」

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IBM 提供了一软件,能让他人从任何电脑或手机设备上运行 5 量子位处理器

Chow 的团队当日还发布了第二个新的量子芯片的细节。他们声称这比之前任何时候都要接近制造通用量子计算机所需要的所有误差修正特征,也就是理论家理解的的那种类型的量子计算机。但是这样的机器并不存在,因为物理学家还未搞清楚,如何如何「驯服」这些有着微妙量子状态、和强大数据表达潜力的「金属芯片」。


IBM 的论文还没有经过同行评审,但是在制造通用量子计算机比赛中,IBM 的这个最新芯片使其领先了 Google 一步。谷歌于去年宣布建立一个新的实验室,研究量子芯片(重磅 | 《量子宣言》全文,欧盟即将启动10亿欧元量子技术项目)。


但是,所有公司都未期待这么早就能建造出通用量子计算机。


量子计算机芯片由使用量子效应的量子比特设备构成,量子比特表达了数字数据。它们的计算能力来自于量子的诡异状态,比如进入到被称为叠加的碎片模式,这种叠加态被认为可同时代表 0 和 1 。一个实用的通用量子计算机将需要数百个、数千个、甚至几百万个量子比特,因为需要相当量的误差校正码。


IBM 此次发布的芯片有 5 个或 7 个量子位。谷歌做出的最好的芯片有 9 个量子位。但 IBM Research 透露的信息显示,去年他们收到了美国高级情报研究计划署(IARPA)的资金支持,开发能够运行错误校正码的 17 量子位的设备。


另外,通过提供有限类型的量子处理器从而达到快速丰富量子计算的目的,正是 Chow 团队现在的目标。


一个所谓的模拟量子计算机可能运行少量的误差校正编码,但也因此需要小量的量子位。它也可能只够处理部分问题,但在对能源和材料研究重要的化学模拟和机器学习这些问题上已经足够用了。

麻省理工学院的副教授 Scott Aaronson 说这是一个非常有意义的目标。他说仅仅 50 量子位的集合将可能成为验证「量子至上(quantum supremacy)」的第一台计算机,展现量子计算机拥有能力解决极其困难的计算问题,而且在实际中可能取代传统机器。(谷歌去年报道了使用创业公司 D-Wave 设计的不同类型量子处理器所取得的突破成果,但它缺少量子至上应该拥有的那种能力。)


「第一个量子至上的明确展现将会是物理和计算机科学历史上的一个巨大的里程碑,」Aaronson说。「虽然不确定但貌似合理,这能够在不久的将来得以实现。」


Chow说他的团队已经看到了希望。「我们距离建造它并不遥远,」他说。「我们坚信 50 量子比特是未来几年可能实现的事情。」


IBMer 已经开始了与他人的竞争。谷歌的量子计算团队同样在以建造模拟量子处理器为目标,并且预估将会在未来几年研发出 100 量子位的芯片。学术团体,比如马里兰大学,也正在尝试着建造模拟量子处理器。


IBM 的 Chow 对此并不担忧,并且预测当模拟量子处理器将会对什么有用这一问题变得更清晰的时候,竞争将会变得更激烈。「有大量的公司正在努力抓住 IP,」他说,「我认为,当情境变得更加清晰的时候,将会有更多人进入这一领域。」

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