IBM副总裁：量子计算机的今天，就像传统计算机的1940年代

　去年，IBM 向公众开放了一款基于云的量子计算平台——IBM Quantum Experience。今年 3 月，IBM 又宣布将在年底前推出首个商用化通用量子计算平台——IBM Q。量子计算机的发展速度可能比你想象的更快。

　　下文来自 DigitalTrend，雷锋网做了不改变原意的编译。

　　上周，当 IBM 将推出第一台商用化通用量子计算机的消息传出时，很多人认为此举标志着该项目将从“IBM Research”移交给“IBM System”。但 IBM 的 CTO 兼量子计算、技术战略、系统部门的副总裁 Scott Crowder 认为，事实并非完全如此，这种说法并不准确。

　　“这并不完全是一次‘移交’，实际上是一种合作。”Crowder 解释道，“这绝对是从纯科学、纯研究走向工程、开发和商业化的转折点。”

　　Crowder 认为量子计算机目前所处的阶段，相当于传统计算机刚刚起步的 1940 年代，“这并不是 60 或者 70 年代，而是 40 年代。我们仍然处于初级阶段，而且仍在推动许多最基本的基础工作，同时我们也在努力让更多人能够使用这个系统。”

　　所有人都想知道量子计算将会怎样影响他们的日常生活，IBM 则希望通过推出商用化通用量子计算机来寻找这个问题的答案。

　　让量子计算机走出实验室

　　在新闻稿中，IBM 提到了量子计算机的潜在应用领域，以及 IBM 内部人员和该领域专家的一些看法，但是关于量子计算机何时推出却是一笔带过，IBM 只承诺通用量子计算机将会在“未来几年里”交付，并没有给出具体的时间表。此外，IBM 还在公告中提到，会在未来几年中构建 50 量子位的系统。

　　由于 IBM 只给出了一个非常模糊的时间表，可能会导致很多人认为 IBM Q 只是为了占位，并没有任何的实质计划。但是 Crowder 表示，IBM 内部有一个很确定的计划表。

　　“是的，我们内部对‘未来几年’有很精确的定义。我们已经宣布，我们的目标是在今年内有选择的向一些业界伙伴提供系统。我们也已经说过，在未来几年内，我们会将其升级到 50 量子位的级别。”

　　IBM Q 并不是一个为了搏版面的项目。实际上，Crowder 也特别提到，IBM 的目标是让量子系统成真，而不是仅仅停留在 PPT 上。

　　虽然其具体的商用时间仍处于保密状态，但是 IBM 对通过 IBM Q 促进量子计算机下一阶段的发展抱有很高的期望。尽管 IBM 还没有准备好向外界公布详细的路线图，不过它对于描述自家的量子计算机与市场上的其它系统有何区别并无保留。

　　关于宣传的争论

　　除非你一直密切关注量子计算的发展，否则当上周 IBM 宣布将推出第一台商用化的通用量子计算机时，你可能会感到困惑，因为D-Wave 公司在几年前就开始为企业用户提供量子计算的硬件了。

　　然而，D-Wave 的宣传手段招致了很多批评。因为D-Wave 一直用量子位数来推广产品，根据它的宣传，D-Wave 的最新系统可以访问 2000 量子位，这远远超过 IBM 在未来几年内开发 50 量子位的愿景。然而，两者实际上并不能直接比较，因为D-Wave 是用量子退火效应来实现量子计算，只能解决某些特定的问题，而 IBM 的方向则是通用量子计算机，与传统计算机一样，它可以解决各种类型的问题。

　　“我认为对这一领域有深入了解的人，才会明白差别所在。”Crowder 说，“即使是一般的技术专家，面对这种情况，也会感到困惑。”

　　他补充道，“我们提供的并不是功能固定的系统，而是一个通用系统。更重要的一点，量子计算的能力真正让所有人都感到兴奋的是，你可以用它探索‘Exponential Space（指数空间）’。”

　　Crowder 这里提到的是“完全量子纠缠”的概念，它允许量子位拥有更多状态，而不是传统二进制下的开和关两种状态。在这种情况下，只需要大约 40~50 个量子位，就超出了传统计算机的模拟能力。目前，对于D-Wave 的硬件能否提供这些优势仍然有很多争论。

　　即使是目前的水平，IBM 的量子计算硬件仍然比之前发布的各种商用产品要更进一步。但是为了实现自己的雄心，IBM 不仅仅在寻找客户，也在寻找合作伙伴。

　　寻找合作伙伴

　　IBM 预计在 2017 年年底推出首个量子系统，并让一些行业合作伙伴率先使用。然而，这并不是一个类似于从制造商购买硬件的传统交易。当 IBM 将早期的使用者称为合作伙伴时，并不只是说说而已。

　　Crowder 表示，“我们肯定希望能够有密切的合作伙伴，而且是能够推动生态系统的合作伙伴。”

　　当然，作为 IBM 的合作伙伴也将因此受益，因为硬件本身将由 IBM 负责维护和定期升级。量子计算机对空间、温度和其他实用性方面有很高的要求，由 IBM 负责维护系统，将使得合作伙伴能够集中精力，充分挖掘系统的应用潜力。

　　得益于 IBM Experience，IBM 在通过云提供量子计算方面有着良好的记录。“这不像你在实验室开发一台 5 量子位计算机，可以时灵时不灵。”Crowder 说，“我们已经有一台从 2016 年 5 月持续运行至今的量子计算机，这证明了我们的能力。”

　　不过，作为 IBM 的合作伙伴并不是没有条件，IBM 希望对方能够告知对于 IBM Q 的未来计划。

　　需要明确的是，IBM Q 是一个长期项目。一旦拿到了合作伙伴的门票，就意味着将会与 IBM 一起探索未知的领域。当然，这可以帮助它们在量子系统的优势变得明晰前抢占先机。虽然 IBM 考虑长远，但是这并不意味着它已经准备好放弃之前在传统计算机领域的所有努力。

　　真正的飞跃

　　当问到 IBM 是否认为量子和传统计算机会在未来共存时，Crowder 表示，“当然，比我的一生更长。”

　　他解释道，“传统计算机在存储和处理大数据方面做得更好，比今天的量子计算机要更有效率的多，而且在可以预见的未来也会是这种情况。理论上，通用量子计算机可以做到传统计算机所做的任何事情，但是在我看来，它们并不擅长处理大量的数据，量子计算机真正擅长的是探索巨大的问题空间。”

　　IBM 并不认为量子计算机是传统计算机的下一代。量子计算机一个全新的硬件类别，它有自己的优势和弱点，而且有很大的应用潜力。

　　当然，目前量子计算还不成熟。几年来，虽然全球科研人员在研发大规模通用的量子计算机方面取得了巨大进展，但是在开发潜在应用方面却进展甚微，从某种程度上来说，这造成了一种恶性循环。

　　“如果是 20~25 量子位的系统，你仍然可以在你的笔记本上模拟出来。”Crowder 说，“但是当你将量子位增加到 40~50 时，就算是世界上最大的超级计算机也不能模拟出所有的可能性，这种不连续性非常有趣。”

　　“实际上上，你需要使用量子系统，才能真正理解如何为量子系统创建算法，以及开发应用案例。这些都不是能通过传统计算机系统模拟得到的。”

　　设置衡量标准

　　目前，我们还处于搭建通用量子计算机的初期阶段，甚至连一套比较不同系统的标准方法都没有。IBM 希望通过引入“Quantum Volume（量子体积）“来解决这个问题，这个度量标准包括了量子位的数量、量子运行质量、量子位连接、相干时间、以及并行性等。

　　“这些参数可以告诉你量子计算机能够探索多大的空间，因此也能够直观呈现这台量子计算机到底有多强大。”Crowder 说，“我们欢迎其他人参与进来，完善这个标准。随着时间的推移，我们将需要一些类似的标准，让大家能够清楚不同的量子计算机之间、以及不同世代量子计算机之间的差别。”

　　然而事实却是，目前并没有这样的衡量标准来可以拿来判断，要将量子计算机从理论工作转变成可行的商业化产品还有多少工作要做。

　　“就像我说的，量子计算机还处在 40 年代。”Crowder 说，“我们还没有一个行业标准来对量子计算系统的性能进行分级，但是这种情况会在未来几年里迅速改善，因为 IBM 和其他公司会不断抬高这些系统的阈值。”

　　IBM 目前在做的都是基础工作，而这些工作在未来几年里将会被证明是非常有价值的，因为量子计算已经成为 IBM 商业利益的重要组成部分。

　　Crowder 表示，“我们确信现在已经到达了临界点，在不久的将来，我们就会看到实现更大系统的途径。”

　　IBM 已经向量子计算投入了大量的时间和资源，而 IBM Q 则代表着下一步动作。这家公司有将量子计算做成商业产品的雄心，如果它能够在这一关键阶段找到正确的合作伙伴，那么 IBM Q 将可以发挥关键性的作用，让量子计算走出实验室，在真实世界中挖掘出应用潜力。