如何看待IBM的“全球首臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)”？

原標(biāo)題：如何看待IBM的“全球首臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)”？

似乎人人都在期待量子計(jì)算——而比觀眾更著急的，顯然是那些科技巨頭中的“演員”們。比如說(shuō)這兩年正在和谷歌、英特爾比拼量子計(jì)算領(lǐng)域沖刺速度的IBM。

剛剛在CES 2019上，IBM展示了被譽(yù)為殺手锏的量子計(jì)算產(chǎn)品：他們真的搬來(lái)了一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。

1月9日，這臺(tái)名叫IBM Q System One的量子計(jì)算機(jī)，被裝在2.3米高的玻璃盒里展現(xiàn)在了世人面前。由于極富未來(lái)美感，很多媒體都驚呼這臺(tái)設(shè)備像是博物館里的名貴珠寶。

而比外形炫酷更讓媒體和大眾驚訝的，是IBM宣布這是世界上首臺(tái)量子計(jì)算一體機(jī)，并且表示將IBM Q System One將會(huì)在商用上打開(kāi)更多可能。在接受記者采訪時(shí)，IBM相關(guān)負(fù)責(zé)人透露未來(lái)不排除將這臺(tái)機(jī)器直接賣(mài)給客戶(hù)。

于是這兩天很多科技媒體的標(biāo)題，都是“世界首臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)誕生“。不明真相的吃瓜群眾大概會(huì)以為，量子計(jì)算機(jī)馬上就可以在電腦城買(mǎi)到了。但是事情的真相恐怕與這個(gè)想法相去甚遠(yuǎn)。

到底如何認(rèn)識(shí)“走向三次元“的量子計(jì)算機(jī)IBM Q System One？或許可以從這樣幾個(gè)角度著手：

“商用”這個(gè)定義，跟大伙想象的可能不一樣

首先我們要搞清楚的，是IBM所謂的商用，到底是什么意思。

事實(shí)上，剛剛展出的這臺(tái)設(shè)備，在能力上只是將IBM Q計(jì)劃在云端IBM Cloud中交付的量子計(jì)算能力移植到了一體機(jī)中。并且根據(jù)目前數(shù)據(jù)，移植的應(yīng)該是一個(gè)并不完整的IBM Q系統(tǒng)。也就是說(shuō)實(shí)體機(jī)依舊無(wú)法達(dá)成計(jì)算中心所提供的量子算力。

System One提供的算力究竟有多大呢？如果與經(jīng)典計(jì)算做對(duì)比的話(huà)，那么它目前還不能跟咱們的智能手機(jī)抗衡。與之相對(duì)的，是這臺(tái)家伙的體積相當(dāng)龐大。這次CES上只是展出了設(shè)備原型，如果加上冷卻系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，將塞滿(mǎn)一個(gè)數(shù)十平米的屋子。

花上千萬(wàn)美金，買(mǎi)一臺(tái)巨大的算力還不如手機(jī)的設(shè)備，這東西怎么商用？

其實(shí)IBM想要傳達(dá)的意思是，相比于只能停留在庭院深深的計(jì)算中心里的量子計(jì)算系統(tǒng)，他們把量子計(jì)算設(shè)備做到了能夠工程化交付第三方。那么當(dāng)然是在可商用上走出了重要一步，畢竟解決了從完全不能賣(mài)到能賣(mài)這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

放在IBM Q計(jì)劃的體系中，我們可以發(fā)現(xiàn)它在不斷補(bǔ)完量子計(jì)算能力的各種體系環(huán)節(jié)。比如2017年8月，IBM推出了量子計(jì)算系統(tǒng)，隨后完成了云計(jì)算中的量子能力交付，而且依舊利用Q計(jì)劃完成了Watson中的某些應(yīng)用。那么如今完成一體機(jī)交付，可以看作是對(duì)量子計(jì)算前進(jìn)，所需不同能力的一種不斷補(bǔ)充。

而距離量子計(jì)算設(shè)備進(jìn)入嚴(yán)格意義上的商用世界，那還遠(yuǎn)得很。IBM Q System One依舊無(wú)法完成任何通用計(jì)算任務(wù)，其真正價(jià)值還是對(duì)量子計(jì)算形態(tài)進(jìn)行學(xué)術(shù)觀察與研究。如果這個(gè)設(shè)備進(jìn)入商業(yè)，那么客戶(hù)也只能是大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)。比如IBM在量子計(jì)算領(lǐng)域中的學(xué)術(shù)合作者 MIT、滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所、洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)等等，用以教學(xué)和科研。

當(dāng)然，這并不影響將量子計(jì)算集成為工程系統(tǒng)，本身就是個(gè)重要進(jìn)步的事實(shí)。羅馬不是一天建成的，量子計(jì)算更不是。

然而這里還有個(gè)爭(zhēng)議，就是IBM Q System One到底是不是第一臺(tái)量子計(jì)算一體機(jī)？

換個(gè)角度想想，好像也不是“第一”

熟悉量子計(jì)算的小伙伴，可能會(huì)知道這個(gè)領(lǐng)域有一家神秘的公司，叫做D-Wave。

這家來(lái)自加拿大的上市公司，一直以來(lái)主線業(yè)務(wù)就一個(gè)：量子計(jì)算，并且自稱(chēng)是世界第一家量子計(jì)算公司。

D-Wave做量子計(jì)算早到什么程度呢，2011年他們就推出了可售賣(mài)的量子計(jì)算一體機(jī)，標(biāo)價(jià)1500萬(wàn)美金，很多大學(xué)和科技公司都是他們的客戶(hù)，比如谷歌。目前D-Wave的“量子計(jì)算能力“已經(jīng)被接入到了谷歌云當(dāng)中。

上面這句話(huà)的“量子計(jì)算“要加引號(hào)。因?yàn)镈-Wave的量子計(jì)算機(jī)一直都飽受爭(zhēng)議。嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，他們?cè)谧龅牟⒉皇峭ㄟ^(guò)量子糾纏實(shí)現(xiàn)的量子計(jì)算能力，而是通過(guò)量子退火理論，來(lái)解決某些經(jīng)典計(jì)算不易解決的計(jì)算優(yōu)化問(wèn)題。

這種劍走偏鋒的量子計(jì)算到底算不算量子計(jì)算，學(xué)術(shù)界一直都充滿(mǎn)了爭(zhēng)議。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，他們很早就把一體機(jī)做出來(lái)了，并且在2017年就更新了第四代產(chǎn)品2000Q，目前正在更新第五代。

然而從計(jì)算的覆蓋性上來(lái)看，IBM的設(shè)備與D-Wave一樣，都無(wú)法達(dá)成通用計(jì)算，只能解決特定問(wèn)題。而從算力上來(lái)看，D-Wave在一體機(jī)上早就更勝一籌。

那么到底IBM Q System One是不是世界首臺(tái)量子計(jì)算一體機(jī)呢？只能說(shuō)智者見(jiàn)智吧。至少?gòu)恼y(tǒng)性上來(lái)說(shuō)，IBM顯然是更符合目前量子計(jì)算學(xué)界主流的。

說(shuō)了半天，好像IBM沒(méi)做啥一樣？事實(shí)并非如此，當(dāng)大家總是盯著商用、首臺(tái)一類(lèi)的字眼時(shí)，其實(shí)總是忽略技術(shù)突破背后的支撐：強(qiáng)大的工程化能力。

真正引人遐想的，是計(jì)算巨頭的工程化能力

如果單純從算力上來(lái)看，IBM Q System One只能支持20量子比特的計(jì)算。從量子比特的數(shù)量上來(lái)看，IBM Q System One似乎并不占優(yōu)。

然而能把一體機(jī)搬出來(lái)這件事，卻說(shuō)明了另一個(gè)問(wèn)題：作為老牌計(jì)算巨頭，IBM在制造與工程領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)今天依舊存在，沒(méi)有任何減弱的跡象。

相比于量子計(jì)算的前沿探究和量子霸權(quán)的沖擊，對(duì)量子計(jì)算設(shè)備的工程化其實(shí)是另一個(gè)方向的難題。這就好比一個(gè)高手內(nèi)功練的登峰造極，結(jié)果一出手綿軟無(wú)力打不倒人也是白搭。量子計(jì)算領(lǐng)域的工程化，需要解決幾個(gè)棘手的問(wèn)題。比如說(shuō)設(shè)備冷卻，量子計(jì)算必須在絕對(duì)低溫下進(jìn)行，那么保持溫度需要大量設(shè)備的支持；再比如說(shuō)環(huán)境的抗干擾問(wèn)題，量子計(jì)算中任何干擾都會(huì)造成嚴(yán)重的量子噪音，造成不可逆的影響，這也需要很大物理環(huán)境下的解決方案支撐。這些因素之下，就是能量供給問(wèn)題。量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室往往需要極其龐大的配電系統(tǒng)，否則無(wú)法承受制冷等計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)。

這些困難的存在，讓量子計(jì)算機(jī)基本上被確定為不可搬動(dòng)的，在大型實(shí)驗(yàn)室中的中心和設(shè)備。而將之打造成模塊化，甚至可售賣(mài)的機(jī)器，需要持續(xù)穩(wěn)定的能源供給能力，緊湊的工業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這都是工程化能力的卓越體現(xiàn)。

目前來(lái)看，在量子計(jì)算的工程化能力上，很難看到國(guó)內(nèi)科技企業(yè)有可能在近幾年中完成類(lèi)似IBM Q System One的工作。而這或許也將在另一個(gè)維度上提醒我們，即使中國(guó)的量子計(jì)算每年捷報(bào)不斷，但距離真正的世界前沿，還有太遠(yuǎn)的路要走。

根據(jù)去年11月美國(guó)商務(wù)部工業(yè)安全局出臺(tái)的擬針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的出口管制提案預(yù)告，美國(guó)將在涉及AI、機(jī)器人、量子計(jì)算等幾個(gè)領(lǐng)域?qū)χ袊?guó)進(jìn)行禁止出口。也就是說(shuō)，IBM的這種設(shè)備，在接下來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間中可能是無(wú)法出現(xiàn)在中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)中的。

或許在今天，中國(guó)科技界已經(jīng)應(yīng)該思考和正視量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)中的工程化問(wèn)題。這場(chǎng)計(jì)算革命之于我們今天，還是一場(chǎng)任重道遠(yuǎn)的旅程。

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