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        量子計算機將給科學研究帶來突破想象的改變

        來自 實驗室儀器網

         

        谷歌量子人工智能實驗室宣布量子計算機最新進展:在兩次測試中D-Wave2X的運行速度比傳統模擬裝置計算機芯片運行速度快1億倍。

        這項突破性的成果也打破了業內對于量子計算機真偽的存疑。這次,谷歌和NASA一同證實了量子計算機的可操作性。

        2013年,谷歌從D-Wave系統公司購買了一臺量子計算機,并與NASA共同開展量子計算機的研究項目。事實上業內對于量子計算機是否真正能夠投入商用存在多方質疑,D-Wave系統公司自2007年推出首臺量子計算機開始就備受爭議。一些學者認為由于量子形態并不穩定,量子計算機只是在理論層面可行,加上能夠運用量子計算的算法有限相對編程也較傳統計算機難度更大,因此并不具備可行性。

        量子計算被認為是解決計算的臨近物理屏障,但其運行背后的物理學是一門非常復雜的問題,谷歌量子人工智能實驗室負責人也認為未來還將面臨更多的工作:雖然這些結果是有趣和非常令人鼓舞的,但要把量子增強優化成一門實用技術,還有更多的工作要做。

        D-Wave的黑科技

        谷歌這臺量子計算機D-Wave2X從加拿大量子計算公司D-Wave手中購買。這家公司早在2007年就宣布研發出量子計算機,并在2012年獲得亞馬遜創始人Jeff Bezos與美國中情局旗下投資機構In-Q-Tel的投資。

        但一直以來業界對于D-Wave所生產的量子計算機是否能夠最終實現還存在爭議。一部分學者認為,對于量子計算機的假設過于玄幻,事實上,計算機還有許多需要克服的技術問題,比如量子的不穩定性決定信息狀態不穩定,這將影響到計算的準確性。

        傳統的計算單位是bit(比特),也就是我們常說的二進制中的0和1。而量子計算機蘊含信息的最小單位被稱為(Qubit),是通過囚禁原子技術,降低原子溫度讓原子保持量子形態。這些量子的最大特點是其包羅萬象,一個量子能夠同時代表0和1,這視用戶所要提取信息而定。

        這種設置從根本上提升了計算機的運行速度。按照傳統算法,當用戶需要提取某一個詞組信息或者需要解決一個問題時,計算機要先把所有可能性列舉出來并驗證一遍才能得到正確的信息,而量子計算機能夠直接計算并提取出相應信息。

        今年8月,D-Wave公司發布了2X系統,其中運用了1152Qubit的架構(對比第二代系統多了640Qubit),這也是谷歌和NASA階段性成果研發所運用的系統。

        對比之前的系統,研發團隊重點從提升量子的運行速度轉移到保持量子穩定性以提升性能上。

        提高運行速度能做什么

        在電影 模仿游戲 中,AlanTuring發明了圖靈計算機減少排列信息組合時間,破譯德軍加密信息,讓二戰提前至少兩年結束。而在圖靈研發計算機的時候政府當局并不看好,認為通過計算機來驗證排列組合是天方夜譚。

        可見提升計算機運行速度能夠帶來突破想象的改變。

        量子計算機最大的功能莫過于大幅縮短提取用戶所需信息要用到的時間,因此能夠用于解決一些目前懸而未決的問題。比如傳統計算機花費上萬年才能計算出來的算式,對于量子計算機來說可能只需要短短幾秒鐘的時間。因此,量子計算機最大的用途可以說是幫助提升科學研究的質量,比如幫助解決廣為人知的組合優化類問題,包括基因序列分析和蛋白質折疊的風險分析等。

        即便克服量子穩定性的問題,量子計算機在實際落地推廣方面也會遇到一些實質問題,最大的障礙是,并不是所有的算法都能運用量子計算機,以及對于程序員來說,要掌握一套比現有算法更為復雜的編程方式。

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