5月4日,IBM 正式推出了一个名为“IBM 量子体验” (IBM Quantum Experience)的网上平台,将一台位于纽约 TJ Watson 研究中心、拥有5个量子位元(qubit)的量子计算机(Quantum Computer)向公众开放。使用者可透过云端技术,用个人计算机或智能手机便能体验用量子计算机操作和运算。
IBM 希望透过这次计划,让外界验证并确认一部能稳定运作的量子计算机,同时推动量子计算机研发的进展。
要建造第一部通用量子计算机是个非常美丽的挑战,需要我们改变思考世界的方式。而让人接触目前早期的量子计算机原型,是想像及发展未来应用的关键。
所谓“量子计算机”,就是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置,量子计算用来存储数据的对象叫作“量子位元”(qubit),是量子信息的计量单位,它使用量子演算法来进行数据操作。
我们日常使用的计算机属于“电子计算机”,即通过电子信号的开和关来表达信息,也就是二进制的0或1系统。但早在30年前,已有科学家提出一种突破二进制、遵循量子世界的规则来运算的机器。
基于量子力学中的态叠加原理(superposition principle),2 qubits 就可以疉加出00、01、10和11这4种“叠加态”;从理论上,如果能研发加入更多 qubits ,量子计算机就可以超越当今应用的任何传统计算机。
不过,研发量子计算机的困难之一在于,无法以通常逻辑来“驾驭”量子计算。当观察量子系统的状态时,系统会出现“塌缩”,成为某种确定的态,即无法以0和1叠加的方式表达信息,而只能沿用和传统计算机类似的0或1系统。因此,为了真正发挥量子计算的运力,研究人员必须能够控制量子位元的“塌缩”,稳定地获得预期结果。
基于种种难题,今次 IBM 开放予公众体验的量子计算机还处于试验阶段,只拥有5 qubits。尽管如此,要确保这台计算机能稳定地操作已经是个重大挑战,因为量子计算机对热力和电磁辐射极其敏感;目前,这台5 qubits 量子计算机就存放在一个接近零下273摄氏度(绝对零度)的低温冰箱之内。
IBM 指,假如能造出一台50 qubits 的量子计算机,它的运算能力已足以击败当今任何传统的超级计算机。而 IBM 有信心在未来十年之内,能造出一台拥有50至100 qubits 的量子计算机。
剑桥大学量子电子学教授福特(Chris Ford)形容,面向公众开放量子计算机的决定是“细微但显著的一步”,尽管他相信没有太多人具备足够知识,懂得如何使用量子计算机。他对 BBC 记者表示,“对于那些知道自己在做什么的专家来说,量子计算机才有其实质用处。不过,今次体验计划可以引起公众关注,也能驱使更多人有兴趣去认识物理学如何造就崭新形式的计算机模拟计算。”
德国亚琛工业大学(RWTH Aachen University)量子讯息学院教授 David DiVincenzo 也认为,IBM 的体验计划可能得到意外收获。他表示,公众体验量子计算机应用时,“或者会有人能从量子计算机的行为中发现更多信息,而这些信息有机会是开发者从来没有意识到的”。
今年4月,加拿大总理特鲁多(Justin Trudeau)探访加拿大普里美特理论物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)时,被一名记者开玩笑刁难,要求解释量子计算机的运算原理。没想到拥有工科背景的特鲁多即席解说,答得头头是道,引来全场掌声,被媒体、舆论大赞学识渊博。
来源:Wired、BBC、新浪科技、关键评论网 、Russia Today