IBM再次超越谷歌：研制出50量子位計算機原型機

　　在量子計算機領(lǐng)域里，谷歌一直被視為“領(lǐng)頭羊”。此前，谷歌已制造出9量子比特的機器，并計劃今年增加至49量子比特，實現(xiàn)“量子霸權(quán)”(quantum supremacy)。但現(xiàn)在，IBM率先完成了這項成就。

　　IBM研制出50量子比特原型機

　　當(dāng)?shù)貢r間11月10日，在美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)的工業(yè)峰會上，IBM對外宣布，公司已經(jīng)成功研發(fā)20位量子比特的量子計算機，可在年底向付費客戶開放。更值得一提的是，IBM還成功開發(fā)出了一臺50位量子比特的原型機，可為今后IBM Q系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

　　IBM在官方博客中寫道，基于20量子比特量子計算機的相干時間(Coherence time，相干時間，就是信道保持恒定的最大時間差范圍)翻倍，由之前的50微秒到達(dá)現(xiàn)在平均相干時間90微秒。而且這臺量子計算計的設(shè)計具有可擴展性：基于50個量子比特的量子計算機也有相似的表現(xiàn)。

　　IBM20和50量子比特陣列

　　擁有50量子比特的計算機，在計算機科學(xué)史上絕對可以成為一個重要里程碑。該領(lǐng)域的研究人員將這一里程碑稱為是“量子霸權(quán)”，它可以實施常見超級計算機所不能完成的任務(wù)。

　　IBM人工智能和IBM Q研究副總裁達(dá)里·奧吉爾(Dario Gil)表示，量子位數(shù)量增加只是一個方面。你處理的量子位越多，量子位之間的交互就會越復(fù)雜，因為量子具有相互糾纏的屬性。如果你有更多的量子位，但它們相互聯(lián)系時有很高的錯誤率，那么它們不見得比錯誤率較低的5量子位機器來得強大。

　　另一個要關(guān)注的問題是，在處理量子狀態(tài)時，它們在一種名為相干性(coherence)的過程中往往存在一段很短的時間。這意味著，量子位回到0和1經(jīng)典的計算狀態(tài)之前，研究員只有一個短暫的時間窗口。在上個世紀(jì)90年代末期，研究人員只有短短幾納秒的時間可以關(guān)注相干性。即使在去年，IBM也只能為5量子位機器獲得47微秒和50微秒的相干性時間。這次IBM公布的相干時間在90微秒左右，是一次巨大的飛躍。

　　除了量子計算機外，IBM在軟件上也有建樹。其開發(fā)的QISKit ，是量子信息軟件處理工具包，可用于幫助研究社區(qū)最大限度利用量子計算系統(tǒng)的核心。IBM稱，這是包括基于Python語言的建立、操控、顯示和研究量子比特的工具，表征量子比特的工具，批量處理任務(wù)工具和一個可將所需實驗編譯到真實硬件的編譯工具。

　　自去年IBM推出5量子位的先進計算機以來，IBM在量子計算機領(lǐng)域一路高歌猛進。今年3月份，IBM就曾對外宣布，今年要推出全球第一個商業(yè)化量子計算云服務(wù)：IBM Q。這也是全球第一個收費的量子計算云服務(wù)系統(tǒng)。

　　量子計算機和傳統(tǒng)計算機之間的區(qū)別

　　相比傳統(tǒng)計算機，量子計算機的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)計算機只能按照時間順序一個個地解決問題，而量子計算機卻可以同時解決多個問題。傳統(tǒng)計算機使用的運算規(guī)則是二進制，用0和1記錄信息狀態(tài)。但量子計算機由量子狀態(tài)來描述信息，根據(jù)量子的特性它可以同時表示多種狀態(tài)，并同時進行疊加運算，因而擁有更快速的運算方式。

　　由于量子計算機處理能力比當(dāng)前傳統(tǒng)超級計算機高幾個數(shù)量級。因此，許多人認(rèn)為，量子計算機將完成以前被認(rèn)為是不可能完成的任務(wù)，例如模擬化學(xué)催化劑、建立超級復(fù)雜系統(tǒng)的模型、破解加密密碼等。但迄今為止，這些公司開發(fā)的量子計算機處理能力不夠強大或不夠精確，在運行大多數(shù)任務(wù)時不足以超過傳統(tǒng)計算機。