谷歌和微软即将公布量子计算技术重大突破

腾讯科技讯 据外媒报道，物理学家和计算机科学家关于量子计算机的设想已有35年历史。量子计算技术或许很快就将迎来重大突破。

未来几周，谷歌和微软即将宣布两项重要的科学突破，而这也将凸显该领域的快速发展。不过，这些技术能否在短期内实现商用又是另一回事。

领先的量子计算技术公司指出，基于量子机制的计算机能极大地提升计算速度，并在未来5年内带来有实用性的强大应用。这样的发展速度要比设想中快很多。

微软量子团队负责人托德·霍尔姆戴尔（Todd Holmdahl）就认为，5年的目标是可实现的。他表示：“我们有机会去解决一些此前无法解决的问题。在传统计算领域，这些问题需要宇宙一样长的时间去解决。”

加拿大公司DWave从7年前开始销售特定类型的量子计算机。不过，真正的目标是通用型计算机，能编程处理超越当前计算机范畴的一系列任务，包括模拟分子运动、助力药物研发突破，以及让机器学习变得更强大。

不过，该领域的其他某些人士认为，这样的预期过于乐观。英特尔实验室负责人迈克·梅贝里（Mike Mayberry）表示，在真正可用的技术出现之前，大型科技公司还需要“10年的竞争”。他认为，“我们还处于玩具系统的时代”。

微软和谷歌即将宣布的两个里程碑将证明，最前沿的理论物理学如何迅速转化为实际应用。

尽管从12年前就启动了量子计算的研究，但微软还没有开发出可以工作的量子位，即量子计算机的基本元件。霍尔姆戴尔表示，目前已非常接近宣布“突破这个节点”。

此类成果通常会通过科学期刊上的研究论文来公布，这意味着成果必须经受同行评审过程。霍尔姆戴尔表示，这不仅对微软来说是重要时刻，同时也会是“科学史上的重要时刻”。

微软花的时间比其他公司更长。早在1998年，IBM就公布了首个可用的量子位。去年12月，IBM宣布与多家公司达成合作，开发量子计算技术的具体应用。不过，微软的量子位基于一种此前尚未得到证明的技术。如果微软是正确的，那么该公司将迅速超过该领域的竞争对手，获得巨大的优势。

微软的设计解决了这项技术的最大缺陷之一。由于量子位很脆弱，因此量子计算机需要进行大量的错误修正。量子位只会在量子态停留很短暂的时间，因此结果很容易受影响。

微软给出的答案是：一种能将电子碎片化的量子位，从而将同样的信息同时保存在多个地方。如果量子位的某个部分出现问题，那么其中包含的信息不会就此丢失，从而确保系统整体更稳定。

对于使用所谓拓扑量子位的计算机来说，内建的容错机制带来了巨大的优势。霍尔姆戴尔表示：“（不够健壮的系统）会产生大量错误，需要去解决。如果说他们需要1000到1万个量子位，那么我们只需要1个，因为我们的错误修正比他们要好得多。”

不过，即使开发出首个可用的量子位，这也只是第一步。梅贝里表示，目前还不清楚，在从当前的初级系统扩大至通用计算机的过程中，哪种量子位技术最高效。

另一个里程碑式的突破将来自谷歌。这将是用量子计算机解决传统计算机极限问题的首次展示。

当量子计算机超越最强大的传统计算机之后，就将达到所谓的“量子霸权”。南加州大学量子计算专家、教授丹尼尔·利达（Daniel Lidar）表示，达到这个目标将有“非常重大的科学意义，这将是计算技术史上的首次，表明量子计算机已经跨过了这道门槛。”

谷歌计划于2017年底达成“量子霸权”，并于2017年的最后几天展开了测试。这一测试的目标是证明，包含49个量子位的系统能解决超出任何传统计算机能力的问题。谷歌没有对最终结果置评，而结果是否成功也需要科学期刊的评审。

不过，IBM也在悄悄发力。通过对一台超级计算机进行编程，IBM成功模拟了一台包含50个量子位的量子计算机。这在以往是被认为不可能的。利达表示，随着量子计算机和传统计算机的设计者们你追我赶，这个领域内很可能会发生“真正的竞赛”。

然而，即使谷歌在推动“量子霸权”方面获得了成功（即专门设计传统计算机无法解决的问题，让量子计算机成功解决），利达和其他专家也认为，这项技术距离实际应用还有很长的距离。

即使来自微软和谷歌的突破得到证实，在如何扩大规模，系统如何编程方面，相关公司仍然面临巨大的挑战。系统可能需要100万个量子位，才能解决复杂的问题。

除了让量子位在更长的时间里保持量子态以外，其他问题还包括如何设计在极低温度下可工作的电子控制系统。梅贝里指出，继续扩大规模非常困难。

不过，作为资深产品经理的霍尔姆戴尔认为，这与其他硬件挑战没有太大不同。霍尔姆戴尔在Xbox游戏机的开发中扮演了核心角色。他表示，微软将设计和测试硬件版本迭代的时间缩短至2周，而在其他硬件领域，能快设计速迭代的公司将取得成功。

他表示：“现在的情况就是这样。这有点类似太空探索。我们将很快派人登月。”（编译/陈桦）