摘要：相較于量子計(jì)算機(jī)的研究與發(fā)展，基于超級(jí)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算將占據(jù)極大優(yōu)勢(shì)。

近年來，由于硬件工藝技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)瓶頸，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力無法像以前一樣飛速增長(zhǎng)，而量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)恰好彌補(bǔ)了這樣的問題。在眾多投入到量子計(jì)算機(jī)研發(fā)的公司中，Google和IBM是有名的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

巧合的是，24日，Google和IBM都向公眾宣布了他們?cè)诹孔友芯康淖钚逻M(jìn)展：

Google公布了一款開源軟件Open Fermion，據(jù)了解，該開源軟件是基于現(xiàn)已公開的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)來運(yùn)行的，其中包含的源代碼可以直接使用，它旨在幫助科學(xué)家和研究人員更方便和快速地進(jìn)行研究。

而與此同時(shí)，IBM則宣布他們?cè)?strong>一臺(tái)經(jīng)典的超級(jí)計(jì)算機(jī)中成功模擬了56量子比特的量子計(jì)算機(jī)，且僅用了4.5兆兆字節(jié)。值得注意的是，IBM是在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了超越現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)水平的量子計(jì)算，這個(gè)過程又叫量子模擬。

很明顯這是科技巨頭之間又一次互搏，但是從量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展上來看，Google是在為量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展鋪路，而IBM公布的研究成果卻更像是一塊“絆腳石”。

那么在當(dāng)下，量子計(jì)算和量子計(jì)算機(jī)誰會(huì)先奪得商用的先機(jī)呢？

量子計(jì)算VS量子計(jì)算機(jī)：一字之差，天壤之別

量子即基本單位，光的基本單位是光子、引力波的基本單位是引力子，據(jù)科學(xué)家的最新研究進(jìn)展，所有的物質(zhì)都是由基本物質(zhì)單位組成，故而量子這一概念實(shí)現(xiàn)了世界的大一統(tǒng)，基于此研發(fā)的計(jì)算機(jī)，不言而喻，將是計(jì)算機(jī)發(fā)展的最終歸宿。

正如上述提到的，Google旨在推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的布局與發(fā)展，而IBM卻將目光轉(zhuǎn)移到了量子計(jì)算上。

目前，量子計(jì)算（又稱量子模擬）是遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式，對(duì)照于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)，其理論模型是通用圖靈機(jī)。

而量子計(jì)算機(jī)，其理論模型是用量子力學(xué)規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機(jī)。

簡(jiǎn)單的說，目前，量子模擬是基于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上的新型計(jì)算模式，是一種軟件開發(fā)；而量子計(jì)算機(jī)卻是一種具有全新架構(gòu)的計(jì)算機(jī)，是完完全全的硬件架構(gòu)。

國(guó)外爭(zhēng)相布局商用，國(guó)內(nèi)專注學(xué)術(shù)研究

據(jù)悉，在量子領(lǐng)域有著持續(xù)的研究和發(fā)展的巨頭公司主要是IBM、Google、Intel和微軟；國(guó)內(nèi)的話，中科院和阿里巴巴旗下的量子計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室都一直關(guān)注量子領(lǐng)域的研究。

而早在2015年，國(guó)際巨頭公司之間就已經(jīng)開始了這場(chǎng)激烈的量子計(jì)算商用化競(jìng)賽，但是Intel專注硅量子點(diǎn)技術(shù)，微軟則選擇拓?fù)淞孔佑?jì)算，兩者都比較冷門，主要的競(jìng)爭(zhēng)就只在Google和IBM之間。

值得一提的是，由馬里蘭大學(xué)物理學(xué)家 Chris Monroe，杜克大學(xué)電氣工程師 Jungsang Kim以及原本供職于美國(guó)情報(bào)部門 IARPA（“高級(jí)研究計(jì)劃署”）的 David Moehring一致認(rèn)為：量子計(jì)算的黃金時(shí)代即將到來。為此，他們聯(lián)合創(chuàng)辦了量子計(jì)算機(jī)的初創(chuàng)企業(yè)ionQ ，這也是該領(lǐng)域首家初創(chuàng)公司。

而在國(guó)內(nèi)，是在今年的5月3日，中科院宣布了關(guān)于量子計(jì)算機(jī)的最新進(jìn)展，他們建造了世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)，自主研發(fā)10比特超導(dǎo)量子線路樣品，通過發(fā)展全局糾纏操作，成功實(shí)現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的糾纏和完整的測(cè)量。

綜合來看，國(guó)內(nèi)外形勢(shì)火熱，棋局已部，但參與者還是很少。而且對(duì)于量子計(jì)算機(jī)商用化有著極大的熱情仍然是幾大國(guó)際科技巨頭，國(guó)內(nèi)尚處于觀望狀態(tài)。

IBM與Google之爭(zhēng)中，“量子霸權(quán)”正在被打破

在今年4月23號(hào)，Google表明，要在年底打造出世界上第一臺(tái)可以超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)49個(gè)量子比特的操控，以拿下“量子霸權(quán)”。而10月24日，IBM在超級(jí)計(jì)算機(jī)上模擬出了56個(gè)量子比特的量子計(jì)算水平，這無疑是對(duì)Google的一次有力的回應(yīng)。

此處，“量子霸權(quán)”是美國(guó)加州理工學(xué)院物理學(xué)家約翰·普瑞斯基爾發(fā)明的詞，它用來表達(dá)物理學(xué)家為量子計(jì)算機(jī)設(shè)定的一個(gè)初步的標(biāo)準(zhǔn)：目前頂級(jí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠完成5到20個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)所做的事情，但超過49個(gè)左右量子比特后，量子計(jì)算機(jī)的能力將讓超級(jí)計(jì)算機(jī)（傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)）望塵莫及。

換言之，經(jīng)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家的分析研究，只有當(dāng)量子計(jì)算機(jī)達(dá)到49個(gè)量子比特，跨越了這一分水嶺，才能被稱之為真正的“量子計(jì)算機(jī)”。

所以說現(xiàn)在所出現(xiàn)的量子計(jì)算機(jī)，其實(shí)還只是很初級(jí)的階段，并沒有達(dá)到傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的水平，但是達(dá)到量子霸權(quán)的水平之后，量子計(jì)算機(jī)就有可能成為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的替代者了。

而IBM最新獲得的研究成果打破了“量子霸權(quán)”，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了56個(gè)量子比特的量子計(jì)算，這也就意味著，只要現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)硬件可以達(dá)到超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能，那么傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)就可以模擬出遠(yuǎn)超現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)所能達(dá)到的性能，即量子計(jì)算不再是量子設(shè)備的專利，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上一樣可以實(shí)現(xiàn)高速的量子計(jì)算。

對(duì)于此項(xiàng)研究成果，南加州大學(xué)Itay Hen評(píng)論道：“IBM的這項(xiàng)研究成果打破了量子計(jì)算機(jī)49個(gè)量子比特的極限，這對(duì)擁有量子設(shè)備的人來說，他們失去了絕對(duì)的量子優(yōu)勢(shì)。”

IBM用此舉告訴我們，現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)還不是真正意義上的量子計(jì)算機(jī)，而量子模擬率先發(fā)展到了很高的水平。

所以可以大膽猜測(cè)，伴隨著新材料和更高一步的計(jì)算機(jī)硬件水平，量子模擬將會(huì)首先實(shí)現(xiàn)商用。

大數(shù)據(jù)處理需求將推動(dòng)量子計(jì)算商用

伴隨著我們對(duì)大數(shù)據(jù)處理需求愈來愈強(qiáng)烈，采用量子的計(jì)算方式將會(huì)讓大量數(shù)據(jù)處理過程更加高效。IBM在此方面有著遠(yuǎn)見卓識(shí)，2016年，IBM就向公眾開放了一款基于云的量子計(jì)算平臺(tái)——“Quantum Experience”，用戶登錄后能使用一臺(tái)5量子比特的量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行算法或?qū)嶒?yàn)?zāi)M；2017年3月，該公司又宣布計(jì)劃建立業(yè)界首個(gè)商用通用量子計(jì)算平臺(tái)IBM Q。

現(xiàn)如今，在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)上架構(gòu)量子計(jì)算軟件平臺(tái)，以用于云端數(shù)據(jù)處理，亦不失為一條好的商用之路。

從量子計(jì)算機(jī)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，現(xiàn)有的量子計(jì)算相關(guān)軟件開發(fā)和量子計(jì)算機(jī)的硬件研發(fā)成果都是計(jì)算機(jī)發(fā)展之路必經(jīng)的過程，在不同的發(fā)展階段，技術(shù)需要及時(shí)的落地以帶來效益，而量子模擬的商用之路確實(shí)已經(jīng)近在眼前。

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