CES上IBM展示量子計算機原型：太高端就像藝術品

　　1月9日消息，據國外媒體報道，在2019年度國際消費電子展(CES)上，IBM展示了其最新的量子計算機IBM Q System One的模型。其坐落在2.3米高的玻璃框架內，看起來就像是一件藝術品。

　　去年的這個時候，IBM為國際消費電子展推出了一臺50量子比特的量子計算機。當時這臺機器的外觀格外引人注目：錯綜復雜的管線讓這部機器看起來就像是一盞蒸汽朋克題材的吊燈。因為整套系統太過復雜，IBM直接把笨重的冷卻和電源管理部件留在了家里。整個系統位于紐約的研究實驗室，占滿了一個大房間。IBM量子生態系統與策略副總裁鮑勃·蘇特爾(Bob Sutor)說，這臺機器功能齊全但設計并不完美。

　　“想象去掉閃亮外殼的一輛車，” 蘇特表示，“然后把電池移到一邊。電子設備并沒有緊密集成在動力傳統系統中，而是被拆成碎片，然后散布在汽車周圍。從功能上說這輛車可能仍然有用。但就整體而言，其設計并不好，對嗎?”

　　大約從一年前開始，IBM開始做一個完全集成的系統：它是模塊化的，易于升級，并針對量子計算進行了優化。時至2019年度國際消費電子展，IBM揭開了其量子計算機IBM Q System One的神秘面紗。

　　它看起來很棒。

　　IBM Q System One所有的部件都安置在一個2.7米高的立方體中，而這個立方體由半英寸厚的玻璃制成。其前后兩扇“門”可以同時打開，以便于工程師可以操作前端的量子計算機，以及隱藏在背后的各種冷卻和控制模塊。由于同時打開兩扇門會導致立方體傾斜，因此整個玻璃立方體周邊通過鋁質以及鋼質框架進行了加固。這種外觀構造能夠最大限度地保證量子計算機結構上的完整性，同時使得振動等其他潛在干擾最小化。

　　量子計算機的外觀造型由工業設計公司Map Project Office和環球設計工作室Universal design Studio合作構想出來。Map Project Office曾與Sonos、本田和卡諾等世界知名公司合作，而環球設計工作室是一家總部位于倫敦的建筑和室內設計公司。這個玻璃立方體由總部位于米蘭的制造商Goppion負責打造，該公司曾為盧浮宮的《蒙娜麗莎》、倫敦塔(Tower of London)的皇冠珠寶等作品設計過高端展示柜。

　　因此，說這臺量子計算機看起來像一件藝術品也就不足為奇了。

　　這種玻璃外殼使IBM能夠嚴格控制量子計算機的內部溫度。這對于必須保持在絕對零度左右的量子芯片和電路板上的輔助電子元件來說至關重要。任何振動或溫度的意外變化都會使整個系統癱瘓。從理論上講，IBM的新設計應該減少在運行實驗時出現的錯誤量，從而使系統具備更高的可靠性。

　　眾所周知，量子計算利用量子比特來處理潛在的復雜任務。傳統比特可以被設置為“1”或“0”，而量子比特可以同時取兩個值，或者兩者的疊加值。如果你有兩個量子比特，可以同時測試四種可能的結果(0- 0,0 - 1,1 -0,1-1)。量子比特還能相互感知，這種所謂“量子糾纏”的現象能夠幫助計算機快速找到正確答案。

　　因此，量子計算有能力擊敗逐個計算可能解決方案的傳統計算機。其將為醫療保健、人工智能、密碼學、金融模型和天氣模擬技術帶來革命性的變化。無論如何，這是早期研究人員所希望的結果。

　　IBM Q System One是一臺第四代20量子比特機器。從量子比特的數量上來看，IBM Q System One似乎并不占優，因為谷歌去年3月就宣布推出了一臺72量子比特的機器。但蘇特表示，對于量子計算及來說重要的是質量，而不是數量。在增加系統運力之前，IBM希望將重點放在糾錯和總體可靠性上。“我們一直專注于(量子)芯片的架構和布局，”他說。“我們一直在研究構建量子芯片所需的所有因素，這種芯片將允許我們擴展到越來越多的量子比特，讓它們以更少的錯誤高效運行。”

　　在推出Q System One的基礎上,IBM正在想象一個量子計算機整齊地排列在傳統個人電腦和服務器群旁的未來世界。有一天，一個公司可能會有許多這樣的量子計算機“立方體”。

　　在很大程度上量子計算還是一個未知領域。盡管這項技術還處于起步階段，但IBM正試圖展示成熟的量子計算機可以或應該是什么樣的。Q System One是試驗性的硬件系統，但IBM將其打造得無與倫比精致，和最初的iMac如出一轍。參觀者可以通過立方體上一個明顯的窗口窺視內部構造，驚嘆于工程師們所做的一切。

　　長久以來，人們總希望創造一些美麗事物能夠保持甚至增加公眾對這項技術的興趣。這一點在量子計算還處于早期研究階段時非常重要。雖然實驗正在進行，學術論文也在發表，但這項技術的許多優勢仍停留在理論層面。例如，量子計算機還沒有能夠破解現有的金融加密技術，也無法運行復雜的天氣模擬程序。如果你沒有跟上最新的研究，很難知道量子計算到底是真實還是完全的虛幻。

　　不過，像Q System One這樣的新硬件帶給人們的直觀感受很強。首先它非常龐大，與不斷變小的智能手機和筆記本電腦形成了鮮明而清晰的對比。玻璃外殼和鋼結構或許并不適合所有人的口味，但它們顯示出了明顯演變和進步。

　　不幸的是，出現在國際消費電子展上的Q System One只是一個模型。它每側的玻璃框架只有2.3米高，而且并沒有隱藏各種冷卻、電力和系統監控組件的后面板。IBM還拆除了量子計算機的保護罩，這樣參觀者就可以直接看到保持量子比特正常運行的管道和電線。

　　據蘇特稱，IBM在Yorktown Heights有一個“完全可操作”的系統原型，其已經在進行實驗。他表示:“可以肯定地說，這是我們有史以來建造的運行最好的量子計算機，無論從哪個角度看都是如此。”“現在研究人員正在使用它。”

　　今年晚些時候，該公司將在紐約波基普西開設一個“量子計算中心”，用于運行升級版的Q System One 。目前團隊正在決定是改造原有設備，還是從頭開始打造另一臺。IBM在一份新聞稿中說，項目完成后，這座城市將是“世界上少數幾個擁有運營量子計算中心的技術能力、基礎設施和專業知識的地方之一，其中包括高性能計算系統接入，以及與量子計算機協同工作所需的高可用性數據中心。”

　　IBM的大多數量子計算客戶統稱為Q Network，他們在使用中并不會感覺到系統本身的變化。然而，他們將從量子計算機的穩定性和模塊化設計中受益。“我們最終會讓使用這些系統的客戶更愉悅，”蘇特說，“當我們升級和增加系統能力時尤為如此。”

　　最新的Q Network成員包括能源巨頭�？松�美孚和歐洲核子研究中心(CERN)。“我們看到基礎科學開始利用并理解這一點，”蘇特說，“商業組織正試圖理解它的相關性。這令人興奮。”

　　Q System One是量子計算的一個小里程碑，但意義重大。然而，科技對我們的生活產生可見影響還需要很多年。蘇托爾指出，“事實上量子計算是一門新學科。其需要更多科學和技術創新來推動進步。作為一名數學家，我知道科學突破是不可能按需實現的。”