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全球首台商用量子计算机,算力不敌小手机

2019-01-09  来源:新智元  作者:

【导读】IBM今天宣布推出全球首台量子计算一体机:IBM Q System One。这台机器主打稳定性,核心硬件密封在一个玻璃柜里,犹如一件艺术品。虽然高端,但业界评价它仍是一台原型机。

IBM今天宣布推出世界上第一台商用的集成量子计算系统:IBM Q System One

这台20量子比特的系统集成在一个棱长为9英尺(约 2.74 米)的立方体玻璃盒中,作为一台能独立工作的一体机展出。

当然,作为一台一体机,IBM Q System的体积也相当大了,但它包含了启动一个量子计算实验所需的所有东西,包括冷却量子计算硬件所需的所有设备。

IBM Q System One 使通用近似超导量子计算机的使用首次超出了研究实验室的范围

  全球首台量子计算一体机

不过,国内一名专家评价道:

这并不是一般意义上的商用量子计算机(能解决一个电子计算机解决不了的问题或者解决某个问题有一定的优势),实际上这个小量子计算机的算力还远不如任何一个小手机,只是把早前IBM云服务上能用的机器做成了稳定的实体机销售,主要还是研究和教育用图。Dwave也早就有这种意义的商用机啦,所以大家不要太激动。当然要做到这样一个量子计算机持续稳定的高质量工作,是需要很好的工程能力的。

国内似乎还看不到谁能短期内做出类似水平的机器,由于出口管制中国应该也购买不了这个机器。

犹如一件艺术品

那么 Q System One 有什么特别之处呢?

IBM 表示,它的主要成就是将一个实验性的量子计算机在可靠性(和外观)上与大型量子计算机更接近。量子计算需要极其精细的环境。芯片需要保持在冰点温度,并且受到的电波动或物理振动干扰要尽可能最小。IBM 表示,Q System One 可以最大限度地减少这些问题。

  IBM Q System One设计图

“这是 IBM 为市场带来的独一无二的东西,没有其他人这样做。我们知道如何做集成系统,”IBM 量子研究副总裁 Bob Sutor 说:“量子计算机不是能买现成品的电子产品。你需要一个温度可控的环境,需要尽量减少振动——减少任何可能破坏量子计算的干扰。”

Sutor 说,设计像 Q System One 这样的机器的一个实际优势是它减少了研究停机时间。使用像 Q System One 这样的设备,在功率激增或技术人员操作失当引起故障后,重置量子计算机的速度会快很多。“过去需要几天或几周的时间,现在只需要几小时或几天,”Sutor 说。

  IBM Q System One

IBM显然认为Q System是一件艺术品。实际上,最终的结果相当惊人。Q System One 被安置在一个 9 英尺高、9英尺宽的的硼硅玻璃立方体中,中间挂着吊灯一般的量子计算核心硬件,由一个闪亮的圆柱形黑色外壳包裹,里面的所有部件都被精妙地隐藏起来。

它看起来就像是未来的计算机。

为了设计 IBM Q System One,IBM 组建了世界一流的工业设计师、架构师和制造商团队。IBM与设计工作室Map Project Office、环球设计工作室以及Goppion合作。Goppion是意大利米兰的高端博物馆陈列柜制造商,法国卢浮宫馆藏的名画《蒙娜丽莎》和英国伦敦塔保存的王冠珠宝的高端展览方案也是由 Goppion 提供的。

  玻璃门可以打开

它的玻璃门可以轻易打开,简化了系统的维护和升级过程,同时最大限度地减少了停机时间——使 IBM Q System One 具有了可靠的商业用途。

  铝和钢的框架

一系列独立的铝和钢框架组合在一起,分离了系统的低温恒温器、控制电子设备和外壳,有助于隔离系统组件,以提高性能。

测试和功能

组装完成后,该系统在意大利进行了为期两周的首次测试。测试过程就跟NASA测试火箭一样,分别测试了维护性、可靠性和性能。

  在意大利米兰进行测试

就像经典计算机将多个组件组合成一个优化的协同集成架构一样,IBM 也将相同的方法应用于量子计算机,创建了第一个完全集成的通用量子计算系统。

IBM Q System One 由许多自定义组件组成,这些组件协同工作,可用于最先进的基于云的量子计算程序,包括:

具有稳定性和自动校准能力的量子硬件设计,提供可重复、可预测的高质量量子比特。

制冷工程,提供连续冷却、孤立的量子环境。

紧凑型高精度电子元件,可严格控制大量量子比特。

量子固件,可管理系统运行状况并启用系统升级,无需用户停机。

经典计算能力,提供安全的云访问和量子算法的混合运行。

精妙,但仍是原型机

虽然IBM将其描述为第一台专为科学和商业用途设计的完全集成的通用量子计算系统,但一台20量子比特的机器的计算能力远远不够强大。Q System One这样的量子计算机仍然是非常实验性的设备。它们在有用的任务中无法胜过经典计算机(事实上,当涉及到现实生活里的计算时,你的笔记本电脑可能更强大),但它们应该是研究工具。

“它更像是一块垫脚石,而不是一台实用的量子计算机,”英国苏塞克斯大学(University of Sussex)量子技术教授Winfried Hensinger表示:“不要认为这是一台完全的量子计算机,能够解决量子计算机已知能够解决的所有问题。你可以把它想象成一台原型机,它允许你测试和进一步开发一些在未来可能有用的程序。”

IBM强调这是第一次尝试,并且这些系统“有朝一日能用于解决当前被认为过于复杂的问题,而经典系统无法处理这些问题”。目前看来,这些系统还远没达到这个目的,但该公司也指出,这些系统是可升级的(并且易于维护)。

“IBM Q System One是量子计算商业化的重要一步,”IBM 混合云高级副总裁、研究院院长Arvind Krishna说:“随着我们致力于为商业和科学开发实用的量子应用,这个新系统对于将量子计算扩展到研究实验室之外至关重要。”

不过,如果你想给自己买一台量子计算机,就必须与IBM合作。与 IBM 的其他量子计算机一样,它只能通过云访问,公司和研究机构可以在 IBM Q Network上购买使用时间。

关键词:量子计算机 IBM 量子比特 System 量子算法