一图看懂:过去20年量子计算的爆炸式发展

作者: 黄黛玉
虽然科技巨头们的量子计算机竞赛持续火爆,但商用量子计算机想要击败今天的传统计算机还需要一段时间。

虽然量子计算目前还不是一个家喻户晓的词,但“在不久的将来,量子计算可以改变世界”已经成为了共识,因为从电信和网络安全到先进制造、金融、医药等,量子计算可以潜在应用到各个行业。

所谓量子计算机,则是配备有先进处理能力的超级计算机。理论物理学家Richard Feynman于1981年在麻省理工学院首次提出其相关概念。

传统计算机主要依赖于二进制系统,基本计算单元是“比特”,而量子计算机中的基本计算机单元是“量子比特”(qubits)。通常一个“比特”只能表示“0”和“1”这两种可能状态中的其中一种,而一个“量子比特”则可以同时表示两个状态。

换句话说,n个“比特”只能表示2n个状态中的一个,n个“量子比特”却能同时表示2n个状态。而从上世纪90年代开后期开始,一场关于建造功能最强大、量子比特最多的量子计算机竞赛就已被拉开了序幕。

(制图:华尔街见闻)

1998年,牛津大学发布了量子计算机的首次演示。该校研究人员宣布,他们利用两个量子比特计算信息的能力取得了突破性进展。

到了2000年,慕尼黑工业大学的研究人员制造出了拥有5个量子比特的计算机。

同年,计算机寄存器中的量子比特数量在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)手中又增加到了7个。

2007年2月,加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机,但其作用仅限于解决一些最优化问题,与科学界公认的能运行各种量子算法的量子计算机仍有较大区别。同年11月2日,这家公司又演示了他们声称的28量子位的绝热量子计算机。

时间又再推进到2017年,美国IBM宣布成功研制一款50量子位处理器原型,不过没有发表任何研究论文。

新华社当时援引业内专家表示,尽管不清楚该处理器原型的性能细节,但这一事件说明“量子霸权”争夺战正进入关键期,不过量子计算距实际应用仍有距离。

2018年初,英特尔又推出了一款49量子比特超导量子测试芯片,名为“Tangle Lake”。

英特尔的官网声明说,这款芯片代表着该公司在开发从架构到算法再到控制电路的完整量子计算系统方面的“一个重要里程碑”,将使得研究人员能够评估和改进纠错技术,并模拟一些计算问题。

然而仅仅过去不到两个月,谷歌公司又发布72量子比特的量子处理器“Bristlecone”。

谷歌量子AI实验室研究科学家Julian Kelly介绍称,该处理器能显示的最佳结果可达到极低的读数错误率(1%)、单量子比特门(0.1%)以及最重要的双量子比特门(0.6%)。

同年8月,初创企业Rigetti Computing更是宣布,计划在未来12个月内构建基于新芯片架构的128量子比特计算机。

不过该公司创始人Chad Rigetti表示:“当前我们关注的是追求量子优势。量子技术没有确凿的证据,即便实现,其效用也不会很微妙”。

今年1月,IBM还在消费电子展(CES)上推出了其首款商用量子计算机。其运用IBM的Q系统,主要使用20个量子位,同时具有经典和量子组件。

但该公司的声明也提到,商用量子计算机要能够击败今天的传统计算机还需要一段时间:

“IBM Q系统有朝一日能够解决当前被认为过于复杂且难度呈指数级增加的问题,这是经典系统难以处理的。”

*本文来自华尔街见闻(微信ID:wallstreetcn)。开通华尔街见闻金卡会员,马上领取2019全球市场机会。

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