• 我们正接近通用量子计算机,瞧瞧我们所处的位置

您可能正在寻找的是一个密封的玻璃实验室。这里的科学家正在设计可以为下一次计算革命提供动力的特殊芯片:通用量子计算机。你有可能听说过量子计算机,它们会改变未来一切

量子计算机是一种新型机器,可以保证处理能力呈指数级增长,能够解决当今计算机无法解决的问题。虽然尚不存在加密破坏全局问题解决的量子计算机,但该领域已经获得了重要的动力。

据Rigetti Computing公司工程总监安德鲁·贝斯特威克说,“我们已经达到了这样一个程度:很明显,这些性能数据已经足够好了,现在你可以用这个想法建立一个真正的产品,一个真正的技术。当超过这个门槛时,人们会开始下注。“

像IBM和谷歌这样的科技巨头,以及像Rigetti Computing这样的初创公司都在建立第一台通用量子计算机的科学竞争中。但要了解是什么让量子计算机如此独特强大,你需要了解一些有关量子力学的知识。

“量子力学是描述我们周围最简单的东西,单个电子或原子,或像光子一样的光粒子的领域。令人着迷的是,当你看到这些非常简单的系统时,它们并没有真正遵循我们周围世界所遵循的相同规则。我们使用量子力学的两个非常重要的属性。其中一个是量子态的叠加,另一个是量子态的纠缠。“

“当我们谈论经典计算时,我们经常听到'bit'这个词,bit可以引用0或1来表示。 你也可以认为它是二进制状态。你有一个开关,它可以打开,也可以关闭,“IBM实验量子计算组经理Jerry Chow说。例如,当您在计算机中输入命令以编写电子邮件时,您在键盘上敲击的每个字母都会被转换为唯一的0和1字符串,这些字符串正在打开和关闭以数字方式表示您的单词。但是通过叠加,量子计算机可以做不同的事情。Rigetti Computing的量子工程师Alexa Staley解释说:“我们使用所谓的量子比特而不是使用这些比特,这些比特是量子比特,这些比特不是零或一个,可以是任意组合一个零和一个......这是因为量子力学而产生的,并且允许我们做更多的技巧。“但控制量子比特和构建正确的量子架构是当今的主要工程挑战,这就是为什么量子计算机和今天容纳它们的实验室看起来像混乱的电线和电缆。“在50年代或40年代,计算机处于正常状态......技术人员在某些电子墙上堵塞和拔掉所有东西。当你第一次构建它们时,你想要的东西是真正的模块化和可重构的,“Bestwick说。在今天的量子计算机和经典计算机之间的头对头比赛中,我们的笔记本电脑仍占主导地位,至少目前如此。

“今天的量子计算机不够大或性能不足以实际做出比经典计算机更好的事情。这很快就会改变。这方面的一个例子是,计算机不可能预测分子在人体中的作用,对吧?这是药物开发行业必须花费数十亿美元才能通过猜测和检查来解决的问题。大自然不会以0和1存储信息。自然的操作系统是量子力学。如果你想模拟一个量子系统,你需要一些可以量子化的方法。这就是量子计算机可以解决的问题。“

  • 由于量子计算机可以快速分析大量数据和点模式,因此它们可以解决运输和工业的优化问题,推进气候建模,并有朝一日推动人工智能研究。