IBM宣布全球首个通用量子计算云服务,可用于商业和科研

IBM 刚刚发布了他们的商用量子计算机系统「IBM Q」,这一系统可以帮助开发者们构建量子计算机与常规架构计算机之间的接口。在 Watson 和区块链之后,IBM 云的量子计算服务再次率先向人们展示了最新技术。

 


3 月 6 日,IBM 于纽约宣布推出业界第一个商用化通用量子计算系统「IBM Q」。该系统提供的服务将基于 IBM 云平台。在常规架构计算硬件发展速度减缓的今天,量子计算技术的需求逐渐升温。通过量子计算机,人类可以解决一些以往通过超级计算机也无法处理的复杂问题。

在发布量子计算服务的同时,IBM 同时也推出了相应的量子计算 API,允许开发者构建 IBM 云计算平台上 5 量子比特计算机与普通计算机之间的接口,IBM 宣称开发此类应用不需要很深的量子物理背景。此外,IBM 也对 Quantum Experience 进行了升级,新的模拟器可以对 20 个量子比特进行建模。IBM 计划在 2017 年上半年推出完整的 SDK,以便开发者能够在 Quantum Experience 之上构建简单的量子计算应用。


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在 IBM Q 推出以前,IBM 曾于 2016 年 5 月 4 日发布了 Quantum Experience,第一次让量子计算走出实验室,展现在世人面前。

「IBM 已在量子计算领域耕耘超过十年。现在,我们正致力于提高量子计算系统的开放性,为科学和工业领域带来强大的计算能力,」IBM 研究院高级副总裁 Arvind Krishna 说道。「在 Watson 和区块链之后,量子计算将是 IBM 云平台的下一个核心产品。我相信量子计算将为人类科技开创新的时代。」 

IBM 希望通过打造 IBM Q 系统提高其在量子计算应用领域的地位。在量子计算机里,「量子体积(Quantum Volume)」是最重要的性能指标之一,它代表了量子比特数,量子操作质量、量子比特连接性和并行性等意义。为了增加量子体积,IBM 计划在未来几年内将 IBM Q 系统增加至约 50 个量子比特——这意味着它的性能将超过今天的常规架构系统。此外,该公司还计划与其他机构合作,共同开发对量子系统专门优化的配套程序。

IBM Q 系统致力于解决常规架构计算机难以处理的复杂问题。其中最有希望的领域在化学上。即使是咖啡因这样的简单分子,其分子内部的量子态数量也大得惊人——大到常规架构的超级计算机也无法在有限的时间内处理。

IBM 科学家已经开发了能有效处理化学问题的量子计算模拟技术(论文:《Tapering off qubits to simulate fermionic Hamiltonians》、《Error mitigation for short depth quantum circuits》),并已在一些分子上进行了验证。该公司的研究人员正计划在未来对更为复杂的分子进行计算,并努力使量子计算机对化学性质预测的精度超过常规计算机。

IBM 的研究人员认为,量子计算机会在药物/材料研究、物流、金融、人工智能和云安全等领域率先展现自己的优势。

IBM 系统高级副总裁 Tom Rosamilia 表示:「传统计算机非常强大,并会在未来不断发展,继续成为社会和商务领域的主流。但同时,也有很多问题是传统计算机无法企及的。为了从复杂事物中掘取更深层次的知识,我们需要量子计算机。我们期望 IBM Q 系统与传统高性能系统组合相协调以解决当今无法解决的问题,开发出巨大潜在价值。」

IBM 实用型量子计算机的扩张规划基于推进系统各个部分整合的方式。IBM 将利用其在超导量子比特方面专业、复杂的高性能系统和来自半导体行业的规模化纳米制造流程提升量子计算机性能。同样,发达的软件工具和环境也会使 IBM 世界一流的数学家、计算机科学家和软件与系统工程师大受裨益。

美国能源部门科学副主任 Steve Binkley 说道:正如 Richard Feynman 在 1981 年所言,如果要模拟自然,你最好打造一台量子机器,天啊,这真的很难,正因为如此也很美好。这项突破性技术有潜力在基础科学、材料学和环境与能源研究这些能量部门的核心任务上取得革命性进展。能源部国家实验室一直走在创新的前沿,我们希望与 IBM 合作共同探索其新量子系统的落地问题。


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构建生态系统

IBM 认为开发者、程序员和大学人员之间的相互合作和积极参与是发展和提升其量子计算系统的关键。

在发布后的一年内,近 40000 名用户使用量子系统开展了 275000 项实验。该系统成为了超过 100 个国家的科学家的一个实现工具。到目前为止,基于 Quantum Experience 上的实验数据,15 篇第三方论文已经贴到了 arXiv 上,其中 5 篇发布在顶级期刊。

IBM 同样也与学术机构保持合作,例如 MIT,滑铁卢大学量子计算研究院和 EPFL(École polytechnique fédérale de Lausanne),这样学生便可从 IBM Quantum Experience 中有所受益。在与欧洲物理学会的合作中,IBM 苏黎世研究中心最近为学生专门举办了一个为期一天的研讨会,以学习如何使用 IBM Quantum Experience 做量子位实验。

MIT 电子工程和计算机科学教授、物理学教授 Isaac Chuang 说道:「要使量子计算有意义,我们需要操作量子计算机的实际经验。在 2016 年秋季学期的 MITx 量子信息科学的课程上,我们把 IBM Quantum Experience 作为在线课程的一部分面对全世界的 1800 人授课。现在他们可以在 IBM 的量子处理器上做实验,测试他们学过的量子计算原理和理论。」

除了与开发者和大学合作,IBM 还致力于与业界一起发掘量子计算机的应用前景。任何有意合作探索量子应用的组织皆可申请会员加入 IBM 前沿科技研究院,一个开发和共享突破性技术并评估其商业前景的联合协会。目前,该院的创始会员有三星、JSR、本田、日立和 Nagase。


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日本一流化学与材料学公司 JSR 董事会主席 Nobu Koshiba 说道:「我们投入了大量资金对量子计算这样的新兴技术进行研发,我们对新技术与制造业的关系有着浓厚兴趣。这些创新领域包括轮胎合成橡胶、半导体、显示材料以及生命科学、能源和环境方面的产品。一旦量子计算具备推进材料发掘的新计算能力,它将对工业带来长久影响,这意味着我们能够更快地提供解决方案。」


入门IBM量子计算云计算产业
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