【中國傳動網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】 在20世紀(jì)末，“量子”這個(gè)詞作為一種具有重大意義的描述而流行起來，用普通的詞匯來形容它甚至都會拉低它的身價(jià)。例如，“量子飛躍”就是一個(gè)重大的進(jìn)步。

充其量，這是一個(gè)不精確(盡管有趣)的定義。然而，當(dāng)“量子”被應(yīng)用到“計(jì)算”時(shí)，我們確實(shí)進(jìn)入了一個(gè)飛躍的進(jìn)步時(shí)代。

量子計(jì)算是基于量子理論原理的技術(shù)，在原子和亞原子層面上解釋能量和物質(zhì)的本質(zhì)。它依賴于令人難以置信的量子力學(xué)現(xiàn)象的存在，例如疊加和糾纏。

歐文·薛定諤(ErwinSchrodinger)20世紀(jì)30年代著名的“思考實(shí)驗(yàn)”中，一只貓既死又活，實(shí)驗(yàn)的目的是為了強(qiáng)調(diào)疊加的明顯荒謬，即量子系統(tǒng)可以同時(shí)存在于多個(gè)狀態(tài)，直到被觀察或測量。今天的量子計(jì)算機(jī)包含幾十個(gè)量子位元，它們充分利用了這一原理。每個(gè)量子位都存在于0和1，直到被測量。量子位元的發(fā)展對于處理大量的數(shù)據(jù)和達(dá)到以前無法達(dá)到的計(jì)算效率水平具有重要的意義，而這正是量子計(jì)算的潛力所在。

當(dāng)薛定諤想著喪尸貓的時(shí)候，阿爾伯特·愛因斯坦正在觀察他所描述的“遠(yuǎn)距離幽靈行動”，這些粒子的傳播速度似乎比光速還快。他看到的是糾纏在一起的電子。糾纏是指同一量子系統(tǒng)中粒子的狀態(tài)不能相互獨(dú)立描述。即使它們相隔很遠(yuǎn)，它們?nèi)匀皇峭粋€(gè)系統(tǒng)的一部分。如果你測量一個(gè)粒子，其余的似乎馬上就知道了。目前測量糾纏粒子的記錄距離是1200公里。糾纏意味著整個(gè)量子系統(tǒng)大于其各部分之和。

各方都在采用不同的方法進(jìn)行量子計(jì)算，因此對量子計(jì)算的工作原理的單一解釋是主觀的。但是有一個(gè)原則可以幫助讀者理解經(jīng)典計(jì)算和量子計(jì)算的區(qū)別。經(jīng)典計(jì)算機(jī)是二進(jìn)制的。也就是說，它們依賴于一個(gè)事實(shí)，即每一個(gè)比特只能以0或1兩種狀態(tài)中的一種存在。薛定諤的貓只是說明亞原子粒子可以同時(shí)呈現(xiàn)無數(shù)種狀態(tài)。如果你想象一個(gè)球體，如果北極是0，南極是1，那么就會有一個(gè)二元狀態(tài)。在一個(gè)量子位元中，整個(gè)球體可以容納無數(shù)的其他狀態(tài)，而將這些狀態(tài)與量子位元之間的關(guān)系聯(lián)系起來，使得量子計(jì)算能夠很好地適應(yīng)經(jīng)典計(jì)算無法完成的各種特定任務(wù)。創(chuàng)建量子位元并維持其存在足夠長的時(shí)間以完成量子計(jì)算任務(wù)是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。

人性化的量子計(jì)算

量子計(jì)算的目的是幫助和擴(kuò)展經(jīng)典計(jì)算的能力。量子計(jì)算機(jī)將比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更有效地執(zhí)行某些任務(wù)，為我們提供了用于特定應(yīng)用的新工具。量子計(jì)算機(jī)不會取代經(jīng)典計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，量子計(jì)算機(jī)需要經(jīng)典計(jì)算機(jī)來支持它們的特殊能力，比如系統(tǒng)優(yōu)化。

量子計(jì)算機(jī)將有助于在能源、金融、醫(yī)療保健、航空航天等不同領(lǐng)域提出解決方案。它們的能力將幫助我們治療疾病、改善全球金融市場、疏通交通、應(yīng)對氣候變化等等。例如，量子計(jì)算有潛力加速藥物的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，并提高用于跟蹤和解釋氣候變化及其不利影響的大氣模型的準(zhǔn)確性。

將其稱之為“人性化”量子計(jì)算，因?yàn)槿绱藦?qiáng)大的新技術(shù)應(yīng)該被用來造福人類，否則我們將錯(cuò)失良機(jī)。

投資、專利、初創(chuàng)企業(yè)等方面的增長

從實(shí)際情況看，最新的可核實(shí)的全球投資和專利申請數(shù)據(jù)反映了這兩個(gè)領(lǐng)域的增長，這一趨勢可能會持續(xù)下去。據(jù)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》報(bào)道，進(jìn)入2015年，全球在量子計(jì)算領(lǐng)域的非分類國家投資總計(jì)約17.5億美元。歐盟以6.43億美元名列榜首。美國以4.21億美元的投資額位居第一，其次是中國(2.57億美元)、德國(1.4億美元)、英國(1.23億美元)和加拿大(1.17億美元)。20個(gè)國家在量子計(jì)算研究上至少投資了1000萬美元。

與此同時(shí)，ThomsonInnovation進(jìn)行的一項(xiàng)專利搜索顯示，美國在量子計(jì)算相關(guān)專利申請中以295項(xiàng)領(lǐng)先，其次是加拿大(79項(xiàng))、日本(78項(xiàng))、英國(36項(xiàng))和中國(29項(xiàng))。預(yù)計(jì)到2017年底，與量子計(jì)算相關(guān)的專利數(shù)量將增加430%

結(jié)果是，各國、科技巨頭、大學(xué)和初創(chuàng)企業(yè)都在探索量子計(jì)算及其潛在應(yīng)用領(lǐng)域。

如果你想切身體驗(yàn)下，可以看看IBM和谷歌等大名鼎鼎的計(jì)算巨頭提供的免費(fèi)工具，以及來自巨頭和初創(chuàng)企業(yè)的開源產(chǎn)品?，F(xiàn)在量子計(jì)算機(jī)上的實(shí)際時(shí)間是可用的，而且訪問機(jī)會只會進(jìn)一步擴(kuò)大。

在我看來，專有解決方案將屈服于開源、協(xié)同研發(fā)和通用量子計(jì)算價(jià)值主張的觀點(diǎn)的同時(shí)，僅在北美就有幾十家初創(chuàng)企業(yè)與政府和學(xué)術(shù)界一道進(jìn)入質(zhì)量控制生態(tài)系統(tǒng)。像Rigetti計(jì)算公司、D-Wave系統(tǒng)公司、1Qbit信息技術(shù)公司、量子電路公司、QCWare公司、Zapata計(jì)算公司這樣的名字可能會被大家所熟知，或者被更大的公司所吞并——在這個(gè)新興的領(lǐng)域里，一切皆有可能。

發(fā)展量子計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

另一種參與的方式是參與開發(fā)與量子計(jì)算相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最終會加速技術(shù)的發(fā)展，引入規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并擴(kuò)大市場。量子計(jì)算機(jī)硬件和軟件開發(fā)將受益于一個(gè)通用的術(shù)語，和公認(rèn)的度量結(jié)果的度量標(biāo)準(zhǔn)。

目前，IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會量子計(jì)算工作組正在制定兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一種是量子計(jì)算的定義和命名，這樣我們就可以使用相同的語言。另一種解決了性能度量和性能基準(zhǔn)測試問題，以實(shí)現(xiàn)對量子計(jì)算機(jī)的性能與經(jīng)典計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行測量，并最終相互進(jìn)行測量。

隨著時(shí)間的推移，對額外標(biāo)準(zhǔn)的需求將變得清晰。