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英特尔全球研究院院长独家解读:量子计算迈出马拉松第一步,即刻起跑

2018-01-20

“有把握地说,没有人理解量子力学。”诺贝尔物理学奖获得者——理查德·费曼曾说道。


研究量子计算难度大,门槛高,但这并没有阻止科研人员的脚步。CES2018期间,英特尔正式向QuTech 交付了首个 49 量子比特量子计算测试芯片,对英特尔来讲,快速奔跑的时机已经到来。


在CES期间,36氪专访了英特尔研究院院长Michael C. Mayberry博士,共同解读一系列量子计算必须关注的焦点话题。


量子计算的潜力有多大?传统计算用尽洪荒之力几十年才能解决的数据问题,量子计算可能只需要1秒就可以搞定。


自1982年理查德·费曼提出利用量子体系实现通用计算的想法至今,量子计算已经走过了36个年头。但是,与风头正劲的人工智能、5G、无人机以及AR相比,量子计算的热度显得颇为消沉,无论是传扬度和认知度在公众群体中都低的可怜。


不过有趣的是,量子计算在学术界和科技巨头们的科研部门,却是如雷贯耳,并且被他们认为是开启下一轮计算革命的开始。


啼笑皆非,同样是量子计算这样一个概念,在不同的群体中呈现了两种截然不同的局面。种种疑问摆在眼前……于是,我们带着求知的心态,在CES期间独家采访到英特尔任职34年的Michael C. Mayberry博士,听他给我们解读一系列量子计算必须关注的焦点话题。



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英特尔公司副总裁兼英特尔研究院院长Michael C. Mayberry


根据履历显示,Michael C. Mayberry的职业生涯大半生都贡献给了英特尔:

1984年,加入英特尔公司担任制程集成工程师;

1994年,加入晶圆测试技术开发团队,负责英特尔微处理器测试流程的路线图制定与开发工作;

2005年,进入组件研究团队,负责为英特尔的技术开发部门提供未来制程的选项。


如今,他的身份是英特尔公司副总裁兼英特尔研究院院长,管控英特尔全球范围的技术研发和未来布局。在英特尔就职期间,Michael每10年基本上就会换一个职位,亲眼见证了英特尔几十年间的变化,经历了公司成长期,到芯片巨头,再到如今定位于一家数据公司。


量子计算迈出马拉松长跑的第一步


在Michael C. Mayberry看来,相对于传统计算,量子计算最大的优势是可以并行地运行数据,它表示数据的能力达到传统计算机的50倍,使得我们可以处理在固定内存时间内传统计算机解决不了的问题。


如何浅显易懂的理解量子计算和传统计算的区别,有一个行业公认的例子:抛一枚硬币,通常来说,它落地时或者正面朝上、或者反面朝上,只有两种答案,这就是二进制的传统计算。那么,现在你把硬币立起来旋转,它既是1,也是0,这就是量子计算。


量子计算的潜力有多大呢?这么说吧,传统计算用尽洪荒之力几十年才能解决的数据问题,量子计算可能只需要1秒就可以搞定。


对于英特尔这样一家数据公司,押注量子计算的目的就太明显了。目前全球范围内包括无人驾驶、人工智能各个领域的数据呈现爆发式增长,但计算能力加起来却十分有限,量子计算如果一旦落地使用,将会呈现颠覆式跨越。


2015年的时候,英特尔就与学术界合作伙伴QuTech一起加快量子计算的研发,直到去年10月,双方携手成功测试了17量子比特超导计算芯片。正在举办的CES2018期间,英特尔正式向QuTech 交付了首个 49 量子比特量子计算测试芯片。



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科再奇在CES主题演讲中展示49量子比特量子计算测试芯片


三个月,实现从17量子比特到49量子比特的跨越,迭代速度是显而易见的。对于英特尔来说,这意味着,量子计算虽然经历了将近40年历史,十年内可能也不会商业化,但今天终于迈出马拉松的第一步,快速奔跑的时机已经来临。


如何攻克量子计算?


之所以说量子计算现在谈商业化为时过早,Michael C. Mayberry的理由很简单:研究量子计算太难了,门槛也很高。首先,量子位本身很脆弱,必须低温低噪的环境中运行它;其次,电子器件的控制需要精准定时,它们都是高速的传统电子器件;最后,由于量子计算是一种完全不同的计算方法,弄清量子计算算法和运行步骤也颇具挑战性。


简而言之,量子计算是一个系统工程,并非一蹴而就,每一个环节都需要锱铢必较。


以量子计算的四个关键概念(脆弱、叠加、纠缠、不可克隆)为例,它就好像一种微妙的恋爱关系一般,敏感、脆弱,而且要求必须专一。因为一旦稍微出现隔阂,关系就会出现破裂。


脆弱:如果被噪声或测量所干扰,量子态会坍塌成经典态

叠加:量子态,同时代表多个经典状态

纠缠:两个量子位不再被独立看待,它们形成超级状态

不可克隆:无法在不破坏量子态的情况下复制、拦截或窃取


甚至可以说,研究量子计算的过程,就好像谈一场漫长的恋爱,会出现很多问题,但只要能一如既往的坚持并解决问题,最终会实现感情的升华,进入不同的关系阶段,把以往的经验应用和落地到实际生活当中。


所以,想要告别单身的程序员、技术男们,去研究量子计算吧。如果量子计算如此脆弱敏感且情绪化的特性,都能应对自如,俘获女生芳心必然毫无压力。


虽然量子计算由于种种难题,目前仍然处于初级探索阶段,但是Michael认为量子计算接下来必然迎来大爆炸,比如首先就会应用于材料研究,构建更好的分子、催化剂和更好的药物。这些计算都是在一定材料尺寸范围外,传统计算完全做不到。


巨头争夺的下一个制高点


在量子计算领域,有一个耳熟能详的词叫“量子霸权”,它是由美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔发明,初步给量子计算机设定了一个标准,意思大概是说:当下顶级的超级计算机能够完成成5到20个量子比特的量子计算机所做的事情,但超过49个左右量子比特后,量子计算机的能力就可以让超级计算机望尘莫及。


前不久,英特尔向研究伙伴交付的就是49量子比特的量子计算机芯片,所以消息刚发布之时,英特尔这一成果,被行业视为正接近实现“量子霸权”目标。


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49 量子比特量子计算测试芯片


但争夺“量子霸权”的不只是英特尔一个,量子计算这个领域的科技巨头们不乏少数。2017年11月,IBM就宣布建成一台能够处理50量子比特的量子计算机,同时还实现云计算访问量子计算机,开发相关的软件工具。


谷歌则是选择直接开源量子计算软件 OpenFermion,以便让科学家更方便地使用量子计算机。最新的消息显示,谷歌已经成功地模拟9量子比特量子计算机实现了量子采样,并且着手打造一个50量子比特的量子计算机。


除去以上我们耳熟能详的科技巨头,实际上早在2007年2月,加拿大D-Wave系统公司就研制出了16位量子比特的超导量子计算机。2013年的时候,NASA和Google还共同预定了一台采用512量子比特的D-WaveTwo量子计算机。


只不过,行业对D-Wave这家公司的产品一直褒贬不一。然而无论如何,目之所及,科技产业已经对量子计算费尽心思,明修栈道。


当然,巨头之间的火药味也渐浓,但Michael C. Mayberry认为量子计算现阶段主要是产业界和学术界的合作,比如英特尔与荷兰的代尔夫特理工大学合作就是一个案例,谷歌的量子计算项目则源于他们在大学里组建的团队。


谈及竞争,Michael C. Mayberry表示:“你不可能关闭世界的大门,关键在于不要花时间回头看谁在后面追赶你,而是要想着如何奋力前行。”


(来源:36氪)

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