IBM的量子計算商業化之旅來到新一站：20位的量子計算機雲計算服務年底上線

去年IBM開發出了具有5位量子比特的量子計算機後，就把它提供出來作為量子計算雲服務，供研究者使用。近日，IBM宣布釋出新型的20位量子比特的量子計算機，同樣作為雲服務對外提供，并且是正式商業化的産品。僅僅用了18個月的時間就實作了如此顯著的規格提升，而且還快速商業化了，這一速度可謂驚人。

IBM同時表示他們的研究人員們已經成功開發出了一台50位量子比特的原型機。這可以算是量子計算機重要的裡程碑，以往觀點認為達到50位量子比特的量子計算機就可以模拟傳統計算機的所有操作。不過目前按并不知道50位量子比特的量子計算機何時能作為商業産品上線。

IBM最早的量子計算機是免費為這一領域的研究者提供的，初步建立了自己的生态，也為量子程式設計、量子計算的使用者提供了平台。如今的20位的量子計算機已經是正式的商業化計算服務了。它會在年底前正式上線。

IBM AI及IBM Q的研發副總裁Dario Gil表示，從5增加到20的量子比特數目僅僅是故事的一部分。量子比特的數目越多，它們之間互動産生“糾纏”的這一過程就越複雜。越多的量子比特數目就有越高的錯誤率，是以高錯誤率的20位量子計算機可能計算能力還不如低錯誤率的5位量子計算機。而IBM的研究人員們想方設法在較低的錯誤率下實作了20位的量子計算機，這對這方面的研究者來說能夠起到很大幫助。“更多的量子位數目和更低的錯誤率，它們可以合力解決更多的問題”，Dario Gil說。

處理量子狀态時遇到的另一個問題是，它們保持相幹态的時間非常短。這就意味着在量子比特坍縮到傳統計算中的0和1狀态之前隻有一個很短的時間視窗可以進行操作或者測量。這個時間有多短呢，當研究人員們在上世紀90年代剛剛開始研究這個問題時，相幹狀态隻能持續級幾納秒（1納秒=10-9秒）。即便發展到去年，研究人員們也隻做到了在5位量子計算機上把相幹時間延長到47到50微秒之間（1微秒=10-6秒）。雖然聽起來還是很短，但确實是一項巨大的飛躍。

量子計算的最終目标是一個帶有容錯性的通用計算系統，它應當能夠自動修複錯誤，并且有不受限制的相幹時間。“我們追求的聖杯是一個容錯的通用計算系統。今天，我們創造出了近似通用的系統，這意味着它可以運作任意的操作以及程式。不過它還是‘近似’的，是以我們還需要忍受錯誤以及在有限的時間視窗内做計算操作。”Dario Gil解釋道。

在他看來，這是一個不斷更新、小步前進的過程，這天的消息宣布也就隻是過程中的一步，但他相信即便是今天可以做到的這一小部分就已經具有強大的力量。伴随着這天的量子計算雲服務釋出以及IBM為量子計算程式設計SDK QISkit 做出的改進，他們可以不斷地改進這一技術。技術進步不是一天兩天的事情，不過企業、政府、大學以及相關的組織都在進行相關的研究，共同尋找用來解決實際問題中的應用方式。（IBM當然不是唯一一家在這方面做研究的公司）

IBM認為，随着技術發展以及有更多的人了解相關技術，量子計算可以更多地在藥品研究、材料科學這樣的應用領域中發揮作用。同時IBM也在為這項技術的負面作用提前做出預防，比如用量子計算破解傳統計算機中的加密資料。Dario Gil說他們正在與标準制定者共同合作，嘗試制訂後量子計算時代的加密算法。雖然離達成這個目标還有相當的距離，他們必然很清楚這些問題的重要程度，并且盡最大努力減輕它們。

本文作者：楊曉凡