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2017转折之年:量子计算机要从实验室走进现实

2019年07月20日 10:27来源:未知手机版

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[ 亿欧导读 ] ?量子计算长期以来都被认为是20年以后才会实现的技术。但是,2017可能是这领域改变其“仅限于研究”的印象的一年。谷歌在2014年开始研究基于超导的量子计算机,微软在2016年10月介绍了“拓扑量子计算机”最新进展。 图片来自“123rf.com.cn”

【编者按】这两年,互联网行业创业逐渐从模式创新向技术创新转变,VR/AR、人工智能、机器人和无人驾驶技术一个接着一个爆发。那么,这些技术之后又会有怎样的颠覆性技术呢?目前看来,量子计算机很可能会是未来趋势。今日,学术顶刊Nature刊文,以《2017年将是量子计算机从实验室走进现实》为题,梳理过去一年量子计算机相关进展,并预计2017年该领域值得期待的突破。

本文转载自Nature,作者Davide Castelvecchi,新智元编译,亿欧编辑,供行业内人士参考。

量子计算长期以来都被认为是20年以后才会实现的技术。但是,2017可能是这领域改变其“仅限于研究“的印象的一年。

计算领域的巨头谷歌和微软最近聘请了大量的重要人物,并且为刚开始2017年设置了一些具有挑战性的目标。他们的野心反映了一个广泛的现象:量子计算正在从纯粹的科学转变到工程建造。初创企业和学术研究实验室中也遇到了类似的情况。

“人们是真的在建设一些东西”,马里兰大学物理学家Christopher Monroe说,“我从来没见到过这样的现象,它(量子计算)已经不仅仅是科学研究了。”Christopher 同时是初创企业IonQ的联合创始人,这家企业创建于2015年。

谷歌距离通用的量子计算机又前进了一步 

谷歌在2014年开始研究基于超导超导的量子计算机。谷歌希望在今年,或者稍晚一些的时候,能够超越最强大的“传统”计算机所能做到的计算能力,这一里程碑式的成就被命名为量子霸业。谷歌的竞争对手——微软,把赌注压在了一个非常吸引人但是还未经验证的概念——拓扑量子计算上,并希望成为首个展示这一技术的公司。

量子计算初创企业也是一片火热的景象。 Monroe计划在2017年年初启动招聘。耶鲁大学的物理学家、初创企业Quantum Circuits的联合创始人Robert Schoelkopf以及IBM应用物理学家、Rigetti 创始人Chad Rigetti说,他们很快会实现关键的技术里程碑突破。 

学术实验室也处在类似的拐点。“我们已经对所需要的所有的组件和所有功能进行了演示”,Schoelkopf说。他现在还在耶鲁领导一个小组,开发量子计算机。虽然要让所有的组件共同工作,还需要进行一系列的物理实验,但是,现在最主要的挑战是在工程上。Schoelkopf和其他的科学家都表达了相同的观点。目前最大量子位(20)的量子计算机,已经开始在学术机构的实验室中进行测试。比如,位于奥地利的因斯布鲁克大学中,由Rainer Blatt所领导的研究小组就在做这件事。

 深入微软拓扑量子计算机 

2016年10月,微软研究院量子结构和计算组成员、数学家和计算机科学家Alex Bocharov向Nature介绍了微软“拓扑量子计算机”相关的研究及进展。

传统的量子计算机把信息转化成量子位进行编码,有两种状态:0或1。但是,组成量子计算机的“量子位”也可能会处于叠加(superpositions)的状态,也就是同时处于1 或者同时处于0。 

这种叠加,加上量子位分享量子状态的能力,也就是通常所说的纠缠(Entanglement),能够让计算机立刻执行任何形式的计算。并且,计算的数字,从理论上说,是每一个增加的量子位的两倍,这会带来指数级的计算速度增长。

这种速度能让量子计算机执行任何具体的任务,比如在大型的数据库中进行搜索,或者对大型数字进行量子分解,这些在传统的速度较慢的计算机中可能是无法实现的。量子计算机也可以转变成一个研究工具,演示量子模拟,让化学家能够使用此前没有预料到的细节来理解反映,或者能让物理学设计出能够在室温下实现超导的材料。

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