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坐在家裏,你也可以體驗IBM量子電腦的威力


IBM 公司面向公眾開放量子電腦。IBM
IBM 公司面向公眾開放量子電腦。IBM

5月4日,IBM 正式推出了一個名為「IBM 量子體驗」 (IBM Quantum Experience)的網上平台,將一台位於紐約 TJ Watson 研究中心、擁有5個量子位元(qubit)的量子電腦(Quantum Computer)向公眾開放。使用者可透過雲端技術,用個人電腦或智能手機便能體驗用量子電腦操作和運算。

IBM 希望透過這次計劃,讓外界驗證並確認一部能穩定運作的量子電腦,同時推動量子電腦研發的進展。

要建造第一部通用量子電腦是個非常美麗的挑戰,需要我們改變思考世界的方式。而讓人接觸目前早期的量子電腦原型,是想像及發展未來應用的關鍵。

IBM 研究副主席 Dario Gil

所謂「量子電腦」,就是一種使用量子邏輯進行通用計算的裝置,量子計算用來存儲數據的對象叫作「量子位元」(qubit),是量子信息的計量單位,它使用量子演算法來進行數據操作。

我們日常使用的電腦屬於「電子電腦」,即通過電子信號的開和關來表達信息,也就是二進制的0或1系統。但早在30年前,已有科學家提出一種突破二進制、遵循量子世界的規則來運算的機器。

基於量子力學中的態疊加原理(superposition principle),2 qubits 就可以疉加出00、01、10和11這4種「疊加態」;從理論上,如果能研發加入更多 qubits ,量子電腦就可以超越當今應用的任何傳統電腦。

不過,研發量子電腦的困難之一在於,無法以通常邏輯來「駕馭」量子計算。當觀察量子系統的狀態時,系統會出現「塌縮」,成為某種確定的態,即無法以0和1疊加的方式表達信息,而只能沿用和傳統電腦類似的0或1系統。因此,為了真正發揮量子計算的運力,研究人員必須能夠控制量子位元的「塌縮」,穩定地獲得預期結果。

基於種種難題,今次 IBM 開放予公眾體驗的量子電腦還處於試驗階段,只擁有5 qubits。儘管如此,要確保這台電腦能穩定地操作已經是個重大挑戰,因為量子電腦對熱力和電磁輻射極其敏感;目前,這台5 qubits 量子電腦就存放在一個接近零下273攝氏度(絕對零度)的低温冰箱之內。

IBM 指,假如能造出一台50 qubits 的量子電腦,它的運算能力已足以擊敗當今任何傳統的超級電腦。而 IBM 有信心在未來十年之內,能造出一台擁有50至100 qubits 的量子電腦。

劍橋大學量子電子學教授福特(Chris Ford)形容,面向公眾開放量子電腦的決定是「細微但顯著的一步」,儘管他相信沒有太多人具備足夠知識,懂得如何使用量子電腦。他對 BBC 記者表示,「對於那些知道自己在做什麼的專家來說,量子電腦才有其實質用處。不過,今次體驗計劃可以引起公眾關注,也能驅使更多人有興趣去認識物理學如何造就嶄新形式的電腦模擬計算。」

德國亞琛工業大學(RWTH Aachen University)量子訊息學院教授 David DiVincenzo 也認為,IBM 的體驗計劃可能得到意外收獲。他表示,公眾體驗量子電腦應用時,「或者會有人能從量子電腦的行為中發現更多信息,而這些信息有機會是開發者從來沒有意識到的」。

今年4月,加拿大總理杜魯多(Justin Trudeau)探訪加拿大普里美特理論物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)時,被一名記者開玩笑刁難,要求解釋量子電腦的運算原理。沒想到擁有工科背景的杜魯多即席解說,答得頭頭是道,引來全場掌聲,被媒體、輿論大讚學識淵博。

100 億歐元
歐洲執行委員會(European Commission)早前宣布,未來十年將投資100億歐元研究量子科技,涵蓋範圍包括安全通訊系統、高靈敏探測器、原子鐘等。
1 千萬美元
除 IMB 外,Google 公司2014年也成立了量子人工智能團隊,去年曾在美國太空總署(NASA)實驗室測試了價值1千萬美元的 D-Wave 量子電腦。

聲音

這一刻代表着量子雲端電腦應用的誕生。

IBM 高級副主席兼研究總監 Arvind Krishna

這不是一件簡單的事。量子系統非常微妙。

滑鐵盧大學量子計算研究所教授 David Cory

你無法以通常的邏輯來解釋這些。量子計算和量子演算法的關鍵在於:你要如何駕馭它?

參與 IBM 量子計算研究的耶魯大學前研究員 Jerry Chow

量子位元

在量子資訊科學中,量子位元(又稱為Q位元,量子比特),是量子信息的計量單位。一般電腦使用0和1,量子電腦也是使用0跟1,但與之不同的是,其0與1可同時計算。古典系統中,一個位元在同一時間,不是0,就是1,但量子位元是0和1的量子疊加。這是量子電腦計算的特性。 (資料來自維基百科)

來源:WiredBBC新浪科技關鍵評論網Russia Today

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