量子計算挽救摩爾定律創新改變企業計算未來

“不要認為搞技術的人試圖改變經濟模式是一件奇怪的事。”惠普公司全球研發進階副總裁、惠普實驗室主任Dick Lampman講解了客戶當今面臨的問題和惠普在徹底改變IT經濟方面的諸多創新和努力。

10月20日，剛剛步入不惑之年的惠普實驗室将自己的創新明星、惠普量子研究發明成果——交叉點陣邏輯門展現在世人面前。這是矽晶片時代以後的納米技術計算方法，惠普實驗室激情宣稱其為“向前看10年”的一項颠覆性技術。而誕生還不到一年的惠普實驗室中的新生兒——惠普中國實驗室，也推出了一系列特别為中國市場打造的創新研究成果。通過加入轟轟烈烈的中國自主創新浪潮，惠普實驗室正力圖“以創新改變企業計算未來”。

１０億倍計算功能集于掌心

一直以來，計算機技術的發展都遵循着摩爾定律——在半導體領域，內建電路晶片上半導體的數量每隔18個月便會翻一番。摩爾定律已經被奉為聖典執行了30多年，但計算機學家警告說，如果沒有技術上的重大突破，由于傳統晶片技術的實體局限性，在未來10年内，計算能力和計算速度的提升将走到盡頭。那麼，10年後我們靠什麼來計算？惠普實驗室瞄準了量子計算的方向。惠普量子科研小組主任Stan Williams指出，在此方向上，基礎實體學的研究表明，計算能力還可以再提高10億倍，未來處理器的尺寸将隻有幾納米見方。他說：“這就相當于把當今所有電腦的計算功能全部集中在你的掌心上。未來10年，計算時代才真正開始。”

2005年，惠普量子研究發明成果交叉點陣邏輯門橫空出世。此時，惠普實驗室量子科研小組已默默耕耘了10年。這項技術一亮相就成了業界的熱門，在“2005年世界十大科技進展”評選中，由570名中國科學院、中國工程院院士進行投票，交叉點陣邏輯門與另兩項轟轟烈烈的外太空科技工程——惠更斯号探測器登陸土衛六、彗星“深度撞擊”計劃同時入選前三名。

惠普實驗室量子科研小組成員王士元通過詳盡的講解為我們揭開了量子計算技術的神秘面紗。通常人們認為要實作信号的恢複和反轉，需要使用3個終端的元件，不能利用兩個終端的元件，而惠普實驗室證明人們原來的想象是不對的。惠普實驗室研制成功了雙穩态、實質的納米級縱橫制的開關，與目前處理器相比，未來的處理器尺寸隻有幾個納米見方，而且密度非常高，性能能夠呈現數量級的提高。

有了計算和邏輯，就有了取代目前計算機中半導體的可能。惠普利用納米計算技術已經實作了信号的恢複和反轉。根據測量所得出的試驗性的結果，這些邏輯信号的開關已經可以正常工作，實作邏輯的儲存、信号的恢複和反轉。王士元說：“這就是我們所說的邏輯非。不需要使用納米級的半導體，隻是通過計算就可以實作。”此外，惠普實驗室在納米存儲方面的目标是要取代所有目前的存儲方式，達到1Tb的存儲容量。

這項有可能改變整個人類生活方式的技術商用前景怎樣？惠普公司全球研發進階副總裁、惠普實驗室主任Dick Lampman表示：“研究成果誕生後，會有一批比較早的應用出現，比如說在電路的互聯等方面。現在人們已經意識到矽片的一些技術缺點，和由此帶來的在散熱、電源和功率等方面出現的一些問題，量子技術正在為長期商用做着基礎準備。”

王士元為量子技術描繪出宏大的遠景：“它将成為制造任何産品的基礎實作要素，将提升生産任何産品的有用性、效率和可回收性。在資訊技術、醫療、交通、建築等領域，量子技術都将大顯身手。而在化妝品領域，它的應用效果已經非常顯著。”

應對中國企業規模之痛

“中國企業省一級的系統規模可能比整個歐洲的規模加起來都大。可以說，中國的企業規模是全世界最大的，其集中化的程度在全球也都是獨一無二的，在資訊和資訊管理方面的規模也非常獨特。”惠普中國實驗室主任許玫君說。是以，惠普中國實驗室就肩負起了應對中國企業規模“痛處”的重任。

在中國市場與東方智慧的雙重吸引下，惠普中國實驗室去年應運而生。目前，惠普中國實驗室已經在網格計算、内容管理以及智能資訊處理等方面與中國科技界及高校展開了深入的合作研究，包括建立世界上最大的分布式虛拟博物館，以及利用網格技術整合分布在各重點高校的計算和資訊資源等。如利用語義Web技術處理85%以上的非結構化資料；通過浏覽自動進行問題重要程度的排序，實作超越關鍵詞檢索的多元化檢索方式等。許玫君表示：“到中國來，我們看重的是中國的規模、技術、效率、增長，這些給我們的核心IT技術帶來了很多挑戰。在這裡，我們的方向轉向下一代IT的研發，一個技術一旦在中國得到發展，那麼再推向其他市場就不會有太多問題了。IT技術的未來就在中國這裡。”

惠普中國實驗室的一個最重要的出發點，是與中國的學術界、企業界和研究機構進行比較緊密的合作。與其他跨國公司的研究層次不同，它關注的是未來3~10年甚至更長時間的新技術，比如量子技術研究。惠普實驗室是一個前瞻性的實驗室，就像一個科學院。“惠普實驗室不是直接在産品規劃上努力，它的任務是了解企業開發中的問題在什麼地方，等于是從‘外人’的角度去看。有時候，也許從另外一個角度看産品會産生不同的效果。我們通常要看3~5年的趨勢，這個趨勢也許不會看得很準，是以，我們要承擔一些風險，要做大量的假設，小心求證。”許玫君說。

通過一系列技術創新重塑IT經濟模式是惠普實驗室的信仰。正如Dick Lampman所說：“不要認為搞技術的人試圖改變經濟模式是一件奇怪的事。”他們正在通過建造富于伸展性的IT基礎設施，達到改變IT經濟的最高境界，使客戶從單純的投資IT設施硬體、軟體，到把更多的精力轉移到創新和業務上去。

惠普實驗室量子技術曆程

１９９９年，惠普量子科研小組主任Ｓｔａｎ Ｗｉｌｌｉａｍｓ和他在惠普及ＵＣＬＡ的同僚在７月１６日的《科學》期刊上發表了一篇文章，展示了世界首個電交換分子，确立了其團隊在國際上的權威地位。

２００２年９月，在斯德哥爾摩瑞典皇家理工學院成立１７５周年的慶典上，Ｓｔａｎ展示了當時全球密度最高的電子尋址記憶體——一塊隻有１平方微米的６４位交叉記憶體，其面積隻相當于一根頭發截面的千分之一。該記憶體還包含了邏輯電路，電路采用惠普實驗室協助開發的突破性技術，即納米壓印技術制造。

２００５年２月，ＱＳＲ的研究人員在《應用實體學雜志Ａ》（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ａ）發表了一篇研究報告，提出在分子級将不再需要半導體，結束半導體半個世紀以來一直作為計算機基本元件的曆史。

２００５年３月，惠普舉辦了首次國際納米技術研讨會，邀請了１６位來自于大學、政府和工業實驗室的科學家，為受邀的國際研究人員作演講。

２００５年６月，惠普宣布在利用編碼理論設計未來納米電路方面已探索出新的方法，該方法目前已應用到一些計算機存儲和電信應用中。惠普提出，通過這些新方法，可以利用價格低廉的器件量産優質的納米晶片，而目前的技術繼續發展下去，其所需的制造器件的價格将是前者的１０００倍。

原文釋出時間為：2017年01月17日

本文作者：Doho

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