量子计算赛道上的巨型拔河比赛

（原标题：制造世界上最强大的计算机的竞赛）

网易科技讯9月7日消息，据外媒报道，量子计算机长期以来一直被吹捧为功能强大的机器。量子计算机可以比世界上现有的计算机更快地解决极其复杂的计算问题。但是对于开发量子计算机的最佳方式，并没有达成一致意见。谁将最终赢得比赛？

计算机科学家表示，超高速量子计算机可以加速新药的开发，破解最复杂的密码安全系统，设计新材料，模拟气候变化，并实现超级人工智能。但对于如何开发量子计算机，以及如何将其用于大众市场，业界还没有达成共识。世界各地的物理学家、工程师和计算机科学家正在尝试开发四种截然不同的量子计算机，这些计算机基于光粒子、俘获离子、超导量子比特或钻石中的氮空位中心。

量子计算机可以帮助在分子水平上追踪遗传疾病

IBM、谷歌、Rigetti、英特尔和微软等公司目前是量子计算领域的领导者。虽然每种方法都有其优点和缺点，但最大的挑战是量子本身的脆弱性。

什么是量子计算？

经典计算机使用比特来表示长序列中的开或关状态，而量子比特（或量子比特）则应用了亚原子粒子的近乎神奇的特性。例如，电子或光子可以同时处于两种状态——这种现象称为叠加。因此，基于量子比特的计算机可以比传统计算机更快地执行更多计算。

“如果你有一台双量子比特的计算机，再添加两个量子比特，它就变成了一台四量子比特的计算机。然而，它的计算能力远非翻倍，而是呈指数级增长。” 麻省理工科技评论旧金山分社社长 Martin Giles 解释道。

计算机科学家有时将这种量子计算效应描述为能够同时遵循非常复杂的迷宫中的每条路径。即使量子比特没有物理连接，它们也可以相互影响，这一过程被称为“量子纠缠”。从计算上讲，这使他们能够实现经典计算机永远无法实现的逻辑飞跃。

寻求稳定

然而，量子比特非常不稳定，容易受到来自其他能源的干扰或“噪声”的影响，从而导致计算错误。因此，量子计算机竞赛的目标是找到一种在大规模生产中稳定它的方法。计算行业巨头 IBM 认为，“transmon 超导量子比特”是量子计算中最有前途的产品，他们拥有三个原型量子处理器，公众可以通过云端访问。

IBM 的量子计算机所在的环境温度保持在绝对零附近

“到目前为止，已有超过 94,000 人通过云访问了 IBM 的量子计算机。他们进行了超过 500 万次实验并撰写了 110 篇论文。” IBM 研究院量子计算战略和生态系统副总裁 Robert Sutor 博士说。

“人们正在学习和试验……我们希望在三到五年内，我们能够找出一个具体的例子，在这个例子中，量子计算是对任何经典计算机所能做的巨大改进。” 但 IBM 的方法需要将量子计算机存储在一个巨大的冰箱中，将量子比特存储在接近绝对零的温度下，以确保它们保持可用。这需要大量的能量量子计算机现在多少比特，这意味着量子计算机的小型化非常困难。

谷歌开发了一款名为 Bristlecone 的 72 位量子比特处理器

新加坡国立大学量子技术中心首席研究员约瑟夫·菲茨西蒙斯说：“超导量子比特似乎是实现有用量子计算的首批技术之一。” “然而，我觉得它们类似于早期经典计算机中的真空管，而不是后来出现的晶体管。我们可能还会看到另一种技术出现，成为最终赢家。”

经典的计算机芯片由硅制成。当其他团队正在研究如何在硅中捕获量子比特时，微软和哥本哈根尼尔斯玻尔研究所的学者们正在研究一种基于所谓的马约拉纳粒子的更稳定的量子比特。

同样，牛津大学的计算机科学家正在寻找将计算机与更小的量子比特联系起来的方法，而不是创建具有大量量子比特的大型计算机。

现在看，似乎有很多方法可以触摸薛定谔猫的皮肤。

经典计算的潜力？

当我们等待量子计算机时，传统或经典计算的未来是什么？

7 月，18 岁的得克萨斯大学奥斯汀分校计算机科学与数学专业毕业生 Ewin Tang 开发出经典的计算机算法量子计算机现在多少比特，在国际计算领域掀起波澜。一种允许经典计算机解决问题的算法几乎与量子计算机一样快。

该问题涉及开发一个推荐引擎，该引擎根据用户偏好数据以有针对性的方式推荐产品。

来自德克萨斯大学奥斯汀分校的 18 岁计算机科学和数学专业毕业生 Ewin Tang 开发了一种经典计算机算法，其求解速度几乎与量子计算机一样快。问题。

欧盟最近宣布，它正在开发一种每秒可以执行数十亿次操作的下一代计算机。

UT Austin 的理论计算机科学家 Scott Aaronson 教授解释说：“Exascale 意味着每秒的计算能力是 10 次方。”

“10 的 18 次方已经很大了。但量子系统每秒可以做 10 到 1000 次方，这要大得多。”

经典计算的问题在于，我们已经达到了一个芯片上可以容纳多少晶体管的极限——例如​​，Apple 的 A11 芯片将 43 亿个晶体管挤入其中。

摩尔定律——每两年，微处理器的速度翻一番，功耗降低一半，占用空间的一半——终于被打破了。

量子跳跃

虽然所谓的稳定量子计算机仍然遥不可及，但这项研究本身已经产生了有趣的结果。

英国皇家学会院士、兰开斯特大学量子技术中心主任罗伯特·杨教授说：“如果我们不投资量子计算，那么受 Ewin Tang 启发的 Evan Quantum 算法的灵感就不会存在。”

他说，量子研究已经开发出一种将设备冷却到低温的新方法。除了基于光的芯片增强功能，有效提升光纤宽带体验；以及加快疾病诊断过程的芯片实验技术的发明。

罗伯特教授说：“去月球的真正好处不是月球本身，而是在着陆过程中发展起来的周边技术。比如全球定位系统（GPS）卫星导航和圆珠笔只是其中的几个例子。 (韩冰)