远远望去,它看起来像一盏蒸汽朋克吊灯,垂下来的气缸周围缠绕着错综复杂的灯管和电线。这就是IBM最新公布的有史以来最复杂的量子计算机,其处理器包含50个量子比特,处理能力可以达到前所未有的高度。通常情况下,经典计算机的信息创建和存储都是以一系列的0或者1的形式,而量子比特可以同时代表两个值,也就是“叠加”,这意味着量子计算机理论上可以同时测试0和1两个值。随着量子比特数量的不断增加,量子计算机的计算能力也会呈现难以置信的增强趋势。
去年11月,IBM公布了世界上第一台50量子比特的量子计算机。它安置在IBM的实验室里面,外面看似一个巨大的白色箱子,里面装有一个泵来保持低温。此外,还有几台正在运行算法的传统计算机。在今年的消费电子展(CES)上,IBM公司首次亮相了这个藏在白色箱子里的内部装置——发送信号到芯片并保持系统冷却所需的电线和灯管,让与会人员和媒体记者可以更好地了解它的工作原理。IBM 研究院副总裁Jeffrey Welser告诉大家,当前最大的挑战是将芯片与不必要的“噪音”隔离开来,噪音包括电、磁和热噪声等。同时只有在低温环境中才能正常运行,否则若是在室温条件下,整个机器都成了“废柴”。
泵通常从这里进入(如上图),从上到下,液氦系统的温度从4开尔文逐渐冷却到800毫开尔文、100毫开尔文,最后降低到10毫开尔文,而气缸内的温度几近于绝对零度。同时,电线将射频信号从上一直传送到底部的芯片内,然后将这些映射到量子比特上,执行研究员们所希望的任何运行程序。线路的布局设计也是为了确保没有外部噪音(包括热量)被传输到底部的量子计算机芯片上。
许多业内人士认为,50量子比特系统就可以实现“量子霸权”。 这个术语指的是当量子计算机能够超越传统系统或者完成另外一些传统计算机无法完成的任务。现在的问题是,量子计算机只能与部分算法兼容。例如,它们非常适合量子化学和材料模拟。但是你不可能使用量子计算机来完成PowerPoint演示文稿。Welser说:“世界不是古典的,它是量子的,所以如果你想模拟它,你需要一台量子计算机。”
研究人员已经对量子计算机进行了各种实验。例如,去年9月,IBM的科学家们就可以在7量子比特的量子处理器上模拟氢化铍(BeH2)。不过人们还是希望看到一台更触手可及的量子计算机,这对日常消费者来说更有意义。但是,我们还有很长的一段路要走。
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