如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?

36氪

似乎人人都在期待量子計算——而比觀眾更著急的,顯然是那些科技巨頭中的“演員”們。比如說這兩年正在和谷歌、英特爾比拼量子計算領域衝刺速度的IBM。

剛剛在CES 2019上,IBM展示了被譽為殺手鐧的量子計算產品:他們真的搬來了一台量子計算機。

1月9日,這台名叫IBM Q System One的量子計算機,被裝在2.3米高的玻璃盒裡展現在了世人面前。由於極富未來美感,很多媒體都驚呼這台設備像是博物館裡的名貴珠寶。

如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?
如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?

而比外形炫酷更讓媒體和大眾驚訝的,是IBM宣布這是世界上首台量子計算一體機,並且表示將IBM Q System One將會在商用上打開更多可能。在接受記者採訪時,IBM相關負責人透露未來不排除將這台機器直接賣給客戶。

於是這兩天很多科技媒體的標題,都是“世界首台商用量子計算機誕生“。不明真相的吃瓜群眾大概會以為,量子計算機馬上就可以在電腦城買到了。但是事情的真相恐怕與這個想法相去甚遠。

到底如何認識“走向三次元“的量子計算機IBM Q System One?或許可以從這樣幾個角度著手:

“商用”這個定義,跟大夥想像的可能不一樣

首先我們要搞清楚的,是IBM所謂的商用,到底是什麼意思。

事實上,剛剛展出的這台設備,在能力上只是將IBM Q計劃在雲端IBM Cloud中交付的量子計算能力移植到了一體機中。並且根據目前數據,移植的應該是一個並不完整的IBM Q系統。也就是說實體機依舊無法達成計算中心所提供的量子算力。

System One提供的算力究竟有多大呢?如果與經典計算做對比的話,那麼它目前還不能跟咱們的智能手機抗衡。與之相對的,是這台傢伙的體積相當龐大。這次CES上只是展出了設備原型,如果加上冷卻系統和供電系統,將塞滿一個數十平米的屋子。

花上千萬美金,買一台巨大的算力還不如手機的設備,這東西怎麼商用?

其實IBM想要傳達的意思是,相比於只能停留在庭院深深的計算中心裡的量子計算系統,他們把量子計算設備做到了能夠工程化交付第三方。那麼當然是在可商用上走出了重要一步,畢竟解決了從完全不能賣到能賣這個關鍵問題。

放在IBM Q計劃的體系中,我們可以發現它在不斷補完量子計算能力的各種體系環節。比如2017年8月,IBM推出了量子計算系統,隨後完成了雲計算中的量子能力交付,而且依舊利用Q計劃完成了Watson中的某些應用。那麼如今完成一體機交付,可以看作是對量子計算前進,所需不同能力的一種不斷補充。

而距離量子計算設備進入嚴格意義上的商用世界,那還遠得很。IBM Q System One依舊無法完成任何通用計算任務,其真正價值還是對量子計算形態進行學術觀察與研究。如果這個設備進入商業,那麼客戶也只能是大學和科研機構。比如IBM在量子計算領域中的學術合作者MIT、滑鐵盧大學量子計算研究所、洛桑聯邦理工大學等等,用以教學和科研。

當然,這並不影響將量子計算集成為工程系統,本身就是個重要進步的事實。羅馬不是一天建成的,量子計算更不是。

然而這裡還有個爭議,就是IBM Q System One到底是不是第一台量子計算一體機?

換個角度想想,好像也不是“第一”

熟悉量子計算的小伙伴,可能會知道這個領域有一家神秘的公司,叫做D-Wave。

這家來自加拿大的上市公司,一直以來主線業務就一個:量子計算,並且自稱是世界第一家量子計算公司。

D-Wave做量子計算早到什麼程度呢,2011年他們就推出了可售賣的量子計算一體機,標價1500萬美金,很多大學和科技公司都是他們的客戶,比如穀歌。目前D-Wave的“量子計算能力“已經被接入到了谷歌云當中。

如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?
如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?

上面這句話的“量子計算“要加引號。因為D-Wave的量子計算機一直都飽受爭議。嚴格意義上來說,他們在做的並不是通過量子糾纏實現的量子計算能力,而是通過量子退火理論,來解決某些經典計算不易解決的計算優化問題。

這種劍走偏鋒的量子計算到底算不算量子計算,學術界一直都充滿了爭議。但毫無疑問的是,他們很早就把一體機做出來了,並且在2017年就更新了第四代產品2000Q,目前正在更新第五代。

然而從計算的覆蓋性上來看,IBM的設備與D-Wave一樣,都無法達成通用計算,只能解決特定問題。而從算力上來看,D-Wave在一體機上早就更勝一籌。

那麼到底IBM Q System One是不是世界首台量子計算一體機呢?只能說智者見智吧。至少從正統性上來說,IBM顯然是更符合目前量子計算學界主流的。

說了半天,好像IBM沒做啥一樣?事實並非如此,當大家總是盯著商用、首台一類的字眼時,其實總是忽略技術突破背後的支撐:強大的工程化能力。

真正引人遐想的,是計算巨頭的工程化能力

如果單純從算力上來看,IBM Q System One只能支持20量子比特的計算。從量子比特的數量上來看,IBM Q System One似乎並不佔優。

然而能把一體機搬出來這件事,卻說明了另一個問題:作為老牌計算巨頭,IBM在製造與工程領域的優勢今天依舊存在,沒有任何減弱的跡象。

相比於量子計算的前沿探究和量子霸權的衝擊,對量子計算設備的工程化其實是另一個方向的難題。這就好比一個高手內功練的登峰造極,結果一出手綿軟無力打不倒人也是白搭。

量子計算領域的工程化,需要解決幾個棘手的問題。比如說設備冷卻,量子計算必須在絕對低溫下進行,那麼保持溫度需要大量設備的支持;再比如說環境的抗干擾問題,量子計算中任何干擾都會造成嚴重的量子噪音,造成不可逆的影響,這也需要很大物理環境下的解決方案支撐。這些因素之下,就是能量供給問題。量子計算實驗室往往需要極其龐大的配電系統,否則無法承受製冷等計算運轉。

如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?
如何看待IBM的“全球首台商用量子計算機”?

這些困難的存在,讓量子計算機基本上被確定為不可搬動的,在大型實驗室中的中心和設備。而將之打造成模塊化,甚至可售賣的機器,需要持續穩定的能源供給能力,緊湊的工業結構實現。這都是工程化能力的卓越體現。

目前來看,在量子計算的工程化能力上,很難看到國內科技企業有可能在近幾年中完成類似IBM Q System One的工作。而這或許也將在另一個維度上提醒我們,即使中國的量子計算每年捷報不斷,但距離真正的世界前沿,還有太遠的路要走。

根據去年11月美國商務部工業安全局出台的擬針對關鍵技術和相關產品的出口管制提案預告,美國將在涉及AI、機器人、量子計算等幾個領域對中國進行禁止出口。也就是說,IBM的這種設備,在接下來很長一段時間中可能是無法出現在中國量子計算產業中的。

或許在今天,中國科技界已經應該思考和正視量子計算產業中的工程化問題。這場計算革命之於我們今天,還是一場任重道遠的旅程。

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