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你以为在埋头生产口罩的霍尼韦尔,刚刚造出了全球最强量子计算机,性能超越谷歌

简介: 你以为在埋头生产口罩的霍尼韦尔,刚刚造出了全球最强量子计算机,性能超越谷歌
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啥?霍尼韦尔(Honeywell)做出了全球性能最好的量子计算机?

霍尼韦尔最近可是非常忙活。作为全球数一数二的口罩厂商,疫情期间霍尼韦尔一直在努力生产口罩,大家对它的印象也多停留在口罩生产者的层面。但是事实上,人家是正经的多元化高科技制造企业,航空产品、汽车产品、涡轮增压器以及特殊材料统统生产过。

今年3月,霍尼韦尔就扬言,“在接下来的三个月内,我们将推出世界上性能最高的量子计算机。”

3个月后,在6月18日,霍尼韦尔宣布:已经建造了目前世界上性能最好的量子计算机,量子体积达到64,其性能是下一代量子计算机的两倍,甚至超过了谷歌、IBM、英特尔的同类产品。

量子体积达到64,并且还在指数级提升

霍尼韦尔的这台量子计算系统已经达到了世界顶级水平。

这可不是霍尼韦尔自封的,而是基于IBM建立的量子计算机衡量基准得出的结论。

IBM提出了一个专门表示量子计算机性能的指标——量子体积,并指出,该公司开发的量子计算设备的“量子体积”增长规律类似摩尔定律。

IBM曾在官方网站上发文对“量子体积”概念进行了解释。文章说,量子体积是一个衡量量子计算机性能的专用指标,其影响因素包括量子比特数、测量误差、设备交叉通信及设备连接、电路软件编译效率等。量子体积越大,量子计算机性能就越强大,能解决的实际问题就越多。

这篇由IBM研究人员杰伊·甘贝塔和萨拉·谢尔登撰写的文章还说,自2017年发布量子体积为4的设备“IBM Q 5 Tenerife”以来,IBM开发的量子计算设备的量子体积每年翻一番,这一增长规律与摩尔定律类似。

霍尼韦尔的量子计算机量子体积已经达到了64,并且还称,未来5年,他们产品的量子体积每年将以一个数量级的速度增长。

这台量子计算机有6个有效的量子比特。在许多情况下,一个系统的有效量子比特数比系统中原始的或物理的量子比特数要少,因为一些量子比特有可能丢失。但Uttley说,由于优越的系统设计,霍尼韦尔的计算机不会失去任何原始的量子比特。

霍尼韦尔表示,将在一年之内得到至少10个有效量子比特,相当于1024的量子体积。

离子阱/霍尼韦尔

霍尼韦尔的硬件与量子领域的其他参与者也不太相同。它是由捕获的离子组成的,离子是具有净正电荷或负电荷的原子。在这种情况下,阱是一个制造的设备,像一个计算机芯片,大约有四分之一的大小。

霍尼韦尔公开描述其计算机系统由一个“超高真空室”组成,它是一个篮球大小的不锈钢球,有可以让激光进入的开口。舱室由液氦冷却到绝对零度以上10度,或华氏零度以下441度。

离子阱位于真空室内。当激光射入舱内的开口并击中被捕获的离子时,量子操作就会发生,而这些操作类似于在经典计算机中,移动电子通过由硅晶体管组成的门。

摩根大通用了霍尼韦尔的量子计算机,对其赞不绝口,连论文都写好了

霍尼韦尔量子部门负责人Tony Uttley称,包括摩根大通在内的客户已经用上了这台量子计算机,进行一些与金融服务相关的研究计算,包括在欺诈检测和为交易策略实施人工智能方法方面的应用。

摩根大通还把他们借助霍尼韦尔量子计算机进行的实验写成了论文《Canonical Construction of Quantum Oracles》,并挂在了arXiv上。

研究员还在论文中特别感谢了霍尼韦尔,包括Uttley,“他们对我们在霍尼韦尔量子计算机上的实验执行提供了宝贵的帮助。”

论文链接:
https://arxiv.org/pdf/2006.10656.pdf

用于量子运算的离子阱腔室/霍尼韦尔

去年11月,霍尼韦尔宣布与微软的合作伙伴关系,在完成最后的测试后,霍尼韦尔和微软“希望在未来几周内能够让客户通过Azure云进入最新的量子系统”。

量子计算机强在哪?

最后,这么多巨头争相追逐制造的量子计算机,到底厉害在哪呢?

唯一的图灵奖华人得主姚期智先生曾经打过这样一个比喻。

中国有一个很古的寓言,是说“杨子见歧路而哭之”,杨朱看到有一只羊走失了,他走到了分叉的地方,他不知道羊在哪一条路上,这个时候他就不能够决定,觉得很悲伤,因为看起来唯一的方法,就是你必须先去走一条路,然后再走另外一条路。这代表着我们在做计算机的一个计算问题的时候,我们想要找一个答案,常常要搜索好几个不同的方向,来看到底哪一个方向才能够给你一个答案,这是传统计算机面临的一个问题。

在量子世界里面,这个问题能够得到解决。

在传统的世界里面,杨子看到有歧路,我们脑筋里面出现的一个景象,最好的解决方法是什么呢?如果杨子是孙悟空的话,这个问题就解决了,因为我在头上拔几根毛,变出很多个小孙悟空,每个人都走不同的路。这样的话,大家可以同时搜索,搜索的时间就短了,一个难的问题就变得容易了。

而在量子世界的时候,这些最微小的粒子本身就具有孙悟空一样的能力。所以,这是一个非常神奇的事情,在这种最微小的量子世界里面,一个小孙悟空可以一下子变成两个孙悟空,有一半的他走一条路,另外一半走另外一条路。

所以在量子世界里面,在这些最小的分子、原子之下,他们这些小孙悟空,如果我们在一种适合的情况下,他们真的能够有一个非常好的配合,能够让他们所有的分身全部分开,大家一起合作。换句话说,这个就是达到了我们的平行计算,基本上等于有无限多个能够运作的计算器给你用。

这种能够分身的魔术,并不是在所有的计算问题里面,都能够达到这个效果,不幸的是,量子物理世界在原理上还有其他结果。但是,有时候它可以做到。

在经典物理里有一个和量子相似的情况,这个就是光,刚才你看到一个光,光有一个性质,大家碰到一起的时候,能够帮助消长。一个非常经典的光学实验,你如果从一个光源,放出一个光,经过一个屏幕,上面有很多的小洞,你在后面再放第二个屏幕,在第二个屏幕上,你就会看到,如果你看的精细的话,屏幕上的这个光,会有一个周期性的现象,有的时候亮,有时候暗,从亮到暗,可以看出有一个不同的变化。到底长的什么样子,它是跟光学的原理判断的。

重要的一点是,它这个变化怎么决定的,是由前面的波长、屏幕上的针孔之间的距离、参数所决定的。所以,你如果把这个问题反过来看,你如果看到结果以后,会告诉你原本的光源里面的性质。

这个波的传播,从计算机的角度来讲,是可以计算的。

在量子里面,我们怎么样用到刚才这件事情?如果说我们有一个密码想要破解,我们可以把它代表成为量子里面的量子态,那么,量子态如果设计得好的话,在一个不太长的时间,你就能够量出这些有意思的pattern,把它反过去就可以查出来它本来的密码。

一旦量子计算机出现,求解量子方程式就有了可能。而如果你能解量子方程式的话,很多物理上的问题、化学上的问题、生物上的问题,甚至人工智能的问题就都迎刃而解了。

相关报道:
https://www.zdnet.com/article/honeywell-claims-to-have-worlds-highest-performing-quantum-computer-according-to-ibms-benchmark/

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