霍尼韋爾最近宣布,其最新量子計算機的量子體積得分達到64,是IBM和谷歌競爭對手的兩倍,同時霍尼韋爾表示,希望在未來五年內,將自家量子計算機的算力每年增加10倍。霍尼韋爾量子計算的量子體積得分達到64意味著什么?它真的比IBM和谷歌要強嗎?霍尼韋爾已經摘到量子計算“皇冠上的明珠”了嗎?這是一場炒作還是有什么關鍵信息沒有透露?關于量子計算,我們還需要了解什么?
先來看看,霍尼韋爾宣布的內容。霍尼韋爾宣布它實現的量子計算的量子容量為64,是業界目前為止最強的。據霍尼韋爾介紹,霍尼韋爾量子計算機的核心是一個籃球大小的超高真空。這個球體包含的真空粒子數量是外太空的1/5,由液態低溫冷卻,溫度僅比零度高出10華氏度---在這個溫度上,原子幾乎停止震動。
根據霍尼韋爾的解釋,在離子阱(一種覆蓋著1/4硬幣大小的金的硅芯片)內部,電場使單個原子懸浮在離子阱上方0.1毫米處。而科學家們則使用激光照射這些帶正電荷的原子來執行量子操作。
在霍尼韋爾的這些信息中,有幾個關鍵背景需要了解,其一是“量子體積”。其二是目前的主要量子計算各個公司的技術路線。其三是如何來衡量一個公司的量子能力。然后我們就能夠清晰地來判斷霍尼韋爾的這個宣布。
關于“量子體積”。這個衡量量子計算機能力的參數指標是由IBM公司在2017年提出來的,此前業界對于一家公司的量子計算機能力衡量參數通常采用“量子比特”這個評判標準,它相對而言并不能完全反應出量子計算機能力的多維度。后來IBM提出了“量子體積”它的影響因素包括量子比特數、門和測量誤差、設備交叉通信、以及設備連接和電路編譯效率等。應該說“量子體積”比“量子比特”這個參數更科學地描述了量子計算機能力的高下。
關于“各個公司的量子計算機技術路線”。目前量子計算主要分為固態器件(也可以稱之為電學路線)和光學路線兩大類量子計算路線。IBM與谷歌所走的是超導量子計算路線,英特爾所走的是半導體量子技術路線,無論是超導還是半導體都屬于固態器件路線。所以谷歌、IBM、英特爾這三家公司屬于“固態器件路線派”。而離子阱也是就目前霍尼韋爾所走的技術路線則屬于的是“光學器件派”。也就是說霍尼韋爾與IBM、谷歌、英特爾等本來就分屬不同的技術路線。
光學路線的離子阱在相干時間上就有優勢,但是其可操控性上很弱,而且與經典計算很難實現兼容。所以包括IBM、英特爾、谷歌等都沒有選光學而是選擇了固態器件,目前世界上80%以上的量子計算都采用了固態器件的路線,因為它有很好的工業基礎而且與經典計算能夠更好的融合,離子阱等光學路線更多是在科研上用的比較多。
盡管業界沒有對哪種技術路線未來會更成功給出定論,但是從與經典計算的兼容、從現有工藝與產業資源的成熟度等等綜合維度來看,固態器件都有明顯的優勢,這也就是為什么包括谷歌、IBM、英特爾等都選擇了該方向的技術路線進行探索的原因。
關于“如何衡量一個量子計算機的能力”。記者無論是這次采訪還是此前對于業界專業人士的采訪,被訪嘉賓都認為“量子計算機解決一個實際問題所消耗的資源”是關鍵指標,也就是說“是騾子是馬”得拉出來到實際問題現場遛一遛才知高下。本源量子計算機公司副總經理張輝對記者表示:“真正衡量量子計算能力是看用它來解決問題消耗的資源與經典計算相比,誰消耗的資源更小。”此前英特爾中國研究院院長宋繼強也在接受采訪時提及此觀點,衡量量子計算機的能力高下要看,究竟解決了什么問題,消耗了多少資源。
基于這幾個信息,我們來分析這次霍尼韋爾的成果。張輝認為,霍尼韋爾稱其量子體積得分64,從離子阱路線來看做到這個參數是一個進步。但說它有世界上最快量子計算機其實有炒作的意味。因為現在沒有看到霍尼爾韋爾用它解了這個世界的任何問題,而此前谷歌宣布的量子突破,好歹是解了一個數學的問題,真正衡量量子計算能力是看用它來解決問題消耗的資源與經典計算相比,誰消耗的資源更小。目前未看到霍尼韋爾能解決任何問題的報道,也不知道用它來解決問題。“也不完全能用量子體積來將霍尼韋爾與IBM進行比較,兩者本來就屬于不同的技術路線,某種意義上看,霍尼韋爾在偷換概念,炒作意味更濃吧。”張輝說。
IBM公司在2019年9月宣布了53個量子位的量子計算機,并宣布該公司的量子計劃現在還支持與商業客戶、學術機構和研究實驗室的80個合作伙伴關系。其中一些已經開始使用可用的機器來解決實際問題,應該說是目前在商業路徑上走的最快的公司之一。
盡管沒有看到霍尼韋爾的解題成果,但霍尼韋爾宣布,其量子計算機成功推出后正計劃將其能力用于商業比如租借給其他公司,而且這項服務每小時的成本可能在1萬美元左右雖然霍尼韋爾沒有透露已經有多少客戶簽約使用其量子計算機但他們承認已經與摩根大通簽訂了合同。摩根大通的量子專家團隊可能會使用霍尼韋爾的機器進行巨型計算比如建立防欺詐檢測模型。而且也將通過微軟的云計算平臺來提供量子服務。
目前,全球的量子計算都尚屬于起步階段,此前英特爾副總裁、中國區總裁楊旭在接受采訪時表示,全球的量子計算是一場馬拉松,現在才剛剛跑出去200米,究竟誰快誰慢,下結論還太早。
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