IBM 希望“只要你建造了，他們就會來”，該公司於 3 月 6 日宣佈，計劃今年推出全球首個商用“通用”量子計算服務。該系統名為 IBM Q，可透過網際網路付費訪問。
至少目前還不會超越傳統計算機。但該公司表示，該系統對於開發未來可以處理經典計算機目前無法處理的複雜計算的量子機器市場至關重要。這項雲服務是打造有用的量子計算機的激烈競爭中的最新一擊。
該專案建立在圍繞 IBM 現有云計算服務開發的專業知識之上：量子體驗，任何人都可以免費訪問。該系統於 2016 年 5 月上線，最近升級了使用者介面。“上線十個月讓我們學到了很多，”IBM 位於紐約州約克鎮高地的研究中心量子計算實驗室負責人、物理學家傑瑞·周 (Jerry Chow) 說。它為世界各地的研究人員提供了一種練習構建量子演算法的方法，而無需訪問他們自己的量子計算機。周說，IBM 的總體戰略是圍繞其技術建立“一個社群和一個生態系統”。
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該公司對其 IBM Q 何時上線守口如瓶，僅表示將在今年上線。它也沒有透露該系統的功能有多強大，或者訪問費用是多少。該公司表示，它已經確定了第一批客戶，但不會透露他們的身份，只說幾家商業合作伙伴將測試和開發他們自己的機器應用程式。
量子競爭
量子計算機利用亞原子物理學中違反直覺的特性，其中資訊位（稱為量子位或 qubit）可以同時假設多種狀態，而不是像經典計算中的位那樣簡單地表示 0 或 1。從 20 世紀 90 年代開始，包括 IBM 的一些理論物理學家開發了基於量子位的演算法，理論上這些演算法的某些任務的執行速度比經典計算機快得多。
但在實踐中，讓足夠的量子位協同工作來執行任何此類演算法（稱為通用量子計算機）已被證明極具挑戰性。有兩種技術已成為處理量子位的領跑者。一種使用電場和磁場將單個離子捕獲在真空中；另一種將量子位整合到保持在絕對零度以上幾度的微觀超導電路中。IBM 在後一種方法上下了重注。
近年來，谷歌也加入了競爭，在加利福尼亞州聖巴巴拉建立了一個超導量子位實驗室。谷歌、IBM 和其他一些公司和學術實驗室已經公佈了構建可以超越經典計算機的機器的積極路線圖。但是這些機器需要執行大約 50 個量子位。目前的記錄約為 20 個量子位，勉強夠用於簡單的計算。
實際問題
因此，當 IBM 推出量子體驗（在五個超導量子位上執行）時，有些人看不到它的意義。“很多人認為這是一種宣傳噱頭，”馬里蘭大學帕克分校離子阱實驗室的物理學家克里斯托弗·門羅 (Christopher Monroe) 說。“但我認為這真的是一件大事。”
儘管它不是最先進的機器，但 IBM 必須克服許多挑戰才能讓量子體驗上線，並讓不一定是物理學家且以前從未使用過量子計算機的研究人員可以使用它。這包括建立一個無需建造它的物理學家持續關注即可執行的系統。“將機器放在雲端是顯而易見的，”門羅說。“但是要讓系統達到這個水平需要做大量的工作。”
訪問量子體驗或 IBM Q 等系統也意味著世界各地的研究人員可以開始研究量子程式設計的獨特挑戰。這與傳統的編碼非常不同，並且需要程式設計師理解和適應物理量子位的侷限性。原則上，使用經典計算機（甚至是筆記型電腦）很容易模擬一個五量子位的機器，門羅說。但是真正的量子位並非如此簡單。
“真正的挑戰在於你是否可以在具有缺陷的真實硬體上執行你的演算法，”馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院的物理學家艾薩克·莊 (Isaac Chuang) 說。
周說，IBM Q 將比量子體驗擁有更多的量子位，但該公司尚未確定具體的數量。
量子云時代
到目前為止，量子體驗已吸引了來自 100 多個國家/地區的約 40,000 名使用者。例如，莊在去年年底教授的一門關於量子計算的線上研究生課程中使用了它，以便學生可以練習程式設計實際的量子計算機。
該系統的使用者進行了 275,000 次實驗，並發表了大約 15 篇研究論文。其中包括一篇由門羅和他的合作者領導的團隊將 IBM 的超導機器的效能與門羅實驗室的五量子位離子阱機器的效能進行了比較1。該公司的量子云服務速度更快，但門羅的機器更精確。
門羅共同創立了一家名為 IonQ 的初創公司，該公司預計將推出基於雲的捕獲離子量子服務，但他不會猜測何時推出。谷歌計劃使用其自己的超導量子位機器做同樣的事情，但只有在其製造出執行良好的 50 量子位計算機之後，該公司位於聖巴巴拉的量子計算實驗室負責人約翰·馬丁尼斯 (John Martinis) 說。
與此同時，位於加拿大本拿比的 D-Wave 公司自 2010 年以來一直在雲端提供量子計算服務。“我們戰略的核心真正面向雲訪問模式，”系統高階副總裁傑里米·希爾頓 (Jeremy Hilton) 說。但是，D-Wave 的機器不是“通用”計算機，只能執行有限範圍的量子演算法。儘管如此，幾個研究小組已將其用於他們的專案。
本文經許可轉載，並於2017 年 3 月 6 日首次釋出。