【重磅】IBM發布全球首個獨立商用量子計算機

文 | 包永剛

來自雷鋒網（leiphone-sz）的報導

雷鋒網消息，全球的科技巨頭都在量子計算上投入了大量資源。值得關注的是，在2019 CES上，IBM宣布推出IBM Q System One，該系統是世界上首個專為科學和商業用途設計的集成通用近似量子計算系統。此外，IBM還計劃於2019年在紐約Poughkeepsie開設首個IBM Q 量子計算中心。

IBM Q系統的目標是解決當前經典系統無法處理的被認為是過於複雜的問題，幫助開發者構建量子計算機與常規架構計算機之間的接口。量子計算的未來應用包括尋找新的方法模擬金融數據，隔離關鍵的風險因素以進行更好的投資，或者找到跨系統的最佳路徑，以做到超高效的物流和優化交付的經營。

IBM Q的用途

IBM Q由IBM科學家，系統工程師和工業設計師設計，具有精密，模塊化和緊湊的設計，在穩定性、可靠性方面進行了優化。IBM Q使通用近似超導量子計算機能夠走出實驗室，這可能是有史以來第一次。

就像經典計算機將多個組件組合成一個優化的協同集成架構一樣，IBM正在使用第一個集成的通用量子計算系統將相同的方法應用於量子計算。 IBM Q由許多自定義組件組成，這些組件協同工作，可用作最先進的基於雲的量子計算程序，包括：

• 量子硬件設計穩定，自動校準，可提供可重復且可預測的高質量量子比特;

• 低溫管理，提供連續冷和孤立的量子環境;

• 緊湊型高精度電子元件，可嚴格控制大量量子比特;

• 量子固件，用於管理系統運行狀況並啟用系統升級，無需用戶停機;

• 經典計算，提供安全的雲訪問和量子算法的混合執行。

IBM Q 如何設計？

IBM組建了世界一流的工業設計師、架構師和製造團隊，與IBM Research科學家和系統工程師一起設計IBM Q，具體包括英國工業和室內設計工作室Map Project Office和Universal Design Studio，以及Goppion。

IBM與這些合作者共同設計了第一個量子系統，將數千個組件整合到一個專為商業用途而構建的玻璃氣密環境中，這是商用量子計算機發展的一個里程碑。

IBM Q旨在解決量子計算最具挑戰性問題之一：持續保持用於執行量子計算的量子位的質量。量子比特強大但又脆弱，通常在100微秒內（對於最先進的超導量子比特）就會失去其特殊的量子特性，部分原因在於互連機械的振動，溫度波動和電磁波的環境噪聲。防止這種干擾是量子計算機及其組件需要考慮的問題。

IBM Q的設計包括一個外形尺寸高22.86公分（9英尺），寬22.86公分（9英尺），厚1.27公分（半英寸）的硼矽酸鹽玻璃外殼，形成一個密封外殼，可以使用「旋轉平移」毫不費力地打開，通過電機驅動，旋轉兩個移位軸的設計用於簡化系統的維護和升級過程，同時最大限度地減少停機時間，這也是IBM Q適用於可靠商業用途的一個創新。

另外，還有一系列獨立的鋁和鋼統一框架，也有解耦系統的低溫恒溫器，控制電子設備和外殼，有助於避免潛在的振動干擾，導致「相位抖動」和量子比特退相幹。

IBM Q量子計算中心

IBM將與今年晚些時候在紐約Poughkeepsie開設的IBM Q Quantum計算中心擴展IBM Q Network商業量子計算計劃，這個計劃已包括位於紐約約克鎮的Thomas J. Watson研究中心的系統。新中心將容納部分世界上最先進的基於雲的量子計算系統，IBM Q Network的成員可以訪問這些系統，這是一個由全球財富500公司、初創公司、學術機構和國家研究實驗室組成的全球社區。

IBM Poughkeepsie在計算領域的歷史可以追溯到20世紀50年代，IBM的第一批商用計算機IBM 700系列，還有20世紀60年代的IBM System / 360，通過改變企業對計算機的看法，徹底改變了世界。現在，IBM Poughkeepsie定位為世界上為數不多具備量子計算能力的計算中心。

「IBM Q System One是量子計算商業化的重要一步，」混合雲高級副總裁兼IBM研發總監Arvind Krishna表示。「當我們致力於開發商業和科學的實用量子應用時，這個新系統對擴展量子計算走出研究實驗室研究至關重要。」

新系統標誌著IBM Q的下一次發展，IBM表示這是業界首次通過基於雲的IBM Q體驗將人們帶入可編程通用量子計算，以及商業和科學應用的商業IBM Q Network平台。雷鋒網了解，自2016年5月，公開免費的IBM Q Experience一直在經營，已經擁有超過十萬名用戶，他們已經進行了超過670萬次實驗並發布了130多份第三方研究論文。IBM Q Network包括最近新增的阿貢國家實驗室，歐洲核子研究中心，埃克森美孚，費米實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室。

BATH的量子計算進展

在國外，Google和英特爾也積極研究量子計算，當然國內的科技巨頭們也不甘落後。2015年阿里就開始布局量子計算，與中科院成立聯合實驗室，開展量子信息科學領域的前瞻性研究。去年5月，達摩院量子實驗室推出世界最強量子模擬器「太章」。「2018雲棲大會上，達摩院宣布著手超導量子晶片和量子計算系統的研發，使阿里巴巴成為繼IBM、微軟、Google和英特爾之後，全球第五家啟動量子硬件研發項目的大型科技企業。

騰訊在2017年12月的TSAIC大會上，香港中文大學計算機系任副教授張勝譽正式以騰訊量子實驗室負責人、傑出科學家的身份現身並發表演講，這也是騰訊量子實驗室的首度對外亮相。

2018年3月，百度宣布成立量子計算研究所，開展量子計算軟件和信息技術應用業務研究，百度計劃在五年內組建世界一流的量子計算研究所，並逐步將量子計算融入到業務中。

華為也在2018年華為全聯接大會期間正式發布量子計算模擬器HiQ雲服務平台，包括量子計算模擬雲服務以及量子編程框架。

量子計算的競爭正在加速，那麼量子計算到底會帶來怎樣的革新？

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