量子計算快要實現了,看看它長什么樣
在1982年,諾貝爾獎(Nobel Prize)得主、物理學家理查德·費曼設想出一種依靠微觀粒子運行的超強功能計算機。他稱其為“量子”計算機,表明其設想來源于亞原子自然界的量子力學原理。
如今,高科技行業里的一些最大的公司,比如IBM、谷歌(Google)、英特爾(Intel)、微軟(Microsoft)和中國的阿里巴巴,都抓住了這個理念不放。它們和位于加利福尼亞州的Rigetti公司等新創企業一起,爭相制造這種最先進的計算機,因為這種機器處理數據的速度前所未有,從而可能給包括能源、健康和金融在內的各行各業帶來一場革命。
摩根大通(JPMorgan Chase)和戴姆勒(Daimler)已經開始測試這項技術,希望它最終能夠幫助兩家公司超過競爭對手。
各國政府也明白這其中的地緣政治意義。中國正斥資100億美元建設一個國家級量子計算實驗室,此舉引起了西方的關注,擔心自己會落后于人。
就在美國政府的最近一次關門之前不久,美國國會的兩黨議員擱置分歧,一致同意撥出10多億美元的???,“用于制定舉國一致的量子發展戰略”。沒有任何東西比恐懼更能促進合作了。
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量子計算機長什么樣?
1. 大腦
你聽說過CPU(中央處理器),現在來見識一下QPU,即量子處理器吧。由新創企業Rigetti公司研發的這款計算機的特點是內置鍍金的銅質圓盤,上面內嵌的芯片就是這臺機器的大腦,其他東西多半是用來保持芯片冷卻和穩定的。
2. 心臟
在外表像金槍魚罐頭的幾臺熱交換器內部,是所謂的“攪拌艙”,不同形式的液氦——氦-3和氦-4——在里面互相激蕩,通過分解和汽化產生熱。
3. 骨架
這些鍍金圓盤把量子計算機像結婚蛋糕一樣分隔成為數層。在分隔的冷卻層里,溫度被降到幾近絕對零度。在最低一層,溫度又被驟降到0.01K——即達到外層空間溫度的幾百分之一。
4. 神經系統
用來傳遞光量子的同軸纜線所形成的線圈不僅僅是一種裝飾。它們的作用是釋放機器內部超級冷卻所產生的壓力。沒有這些線圈,纜線就會斷裂。
5. 外殼
在量子計算機可以運行后,要用五層外殼(如圖片頂部所示白色外殼)將其罩住。這些俄羅斯套娃似的外罩的作用是隔熱,讓機器內部的一切均處于超級冷卻和真空狀態。
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“這讓人感覺像是回到了我當年的太空競爭時代?!庇⑻貭柟玖孔佑布_發部的主任吉姆·克拉克如是說。
研究量子計算最常見的方法是使用超導電子回路,它依賴的是半導體行業的基礎。普通計算機把信息轉變為在硅片上寫出的比特,非1即0,而量子計算機使用的是量子比特,又稱為“量子位”(qubit)。奇特的是,這些粒子同時呈現多態性。若要讓它們處于變化流動之中,必須將其隔離并且加以冷卻。置于非常、非常低的低溫之中。
“你們看到的是世界上最昂貴的冰箱?!盜BM公司量子戰略部的負責人鮑勃·蘇托爾指著該公司在今年1月推出的一臺20量子位的量子計算機說。
Rigetti公司是由一位原先在IBM制造量子計算機的物理學家創辦的,它規模雖小,卻認為自己有能力和大公司一爭高下。該公司向研究人員出售量子計算云服務,這些研究者都在爭先恐后地想在量子計算機完勝傳統計算機的時候,成為第一個占領“量子高地”的人??茖W家們希望在今后幾年內看到量子計算機的優越性有所體現,盡管他們預期,該項技術若能承擔任何實質性任務,則還要再等上10年。
“人們總在問我們,能不能造出可用的量子計算機,而且可以批量生產?!盧igetti公司的副總裁貝齊·馬謝洛說?!叭缃裨谑袌錾?,我們斬釘截鐵地回答說,能。我們造得出來,它們管用,而且我們可以達到批量生產的水平?!?/p>
事實擺在面前了;競爭正在展開。(財富中文網)
譯者:王恩冕