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谷歌量子人工智能實(shí)驗室近日宣布量子計算機最新進(jìn)展：在兩次測試中D-Wave 2X的運行速度比傳統模擬裝置計算機芯片運行速度快1億倍。
這項突破性的成果也打破了業(yè)內對于量子計算機真偽的存疑。這次，谷歌和NASA一同證實(shí)了量子計算機的可操作性。
(圖為量子計算機)
2013年，谷歌從D-Wave系統公司購買(mǎi)了一臺量子計算機，并與NASA共同開(kāi)展量子計算機的研究項目。事實(shí)上業(yè)內對于量子計算機是否真正能夠投入商用存在多方質(zhì)疑，D-Wave系統公司自2007年推出首臺量子計算機開(kāi)始就備受爭議。一些學(xué)者認為由于量子形態(tài)并不穩定，量子計算機只是在理論層面可行，加上能夠運用量子計算的算法有限相對編程也較傳統計算機難度更大，因此并不具備可行性。
即便谷歌與美國宇航局已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，但谷歌量子人工智能實(shí)驗室負責人也表示，要將這項成果轉化成實(shí)用技術(shù)還需要一段時(shí)間。
D-Wave的黑科技
谷歌這臺量子計算機D-Wave 2X從加拿大量子計算公司D-Wave手中購買(mǎi)。這家公司早在2007年就宣布研發(fā)出量子計算機，并在2012年獲得亞馬遜創(chuàng )始人Jeff Bezos與美國中情局旗下投資機構In-Q-Tel的投資。
但一直以來(lái)業(yè)界對于D-Wave所生產(chǎn)的量子計算機是否能夠最終實(shí)現還存在爭議。一部分學(xué)者認為，對于量子計算機的假設過(guò)于玄幻，事實(shí)上，計算機還有許多需要克服的技術(shù)問(wèn)題，比如量子的不穩定性決定信息狀態(tài)不穩定，這將影響到計算的準確性。
今年8月，D-Wave公司發(fā)布了2X系統，其中運用了1152 Qubit的架構(對比第二代系統多了640 Qubit)，這也是谷歌和NASA階段性成果研發(fā)所運用的系統。
對比之前的系統，研發(fā)團隊重點(diǎn)從提升量子的運行速度轉移到保持量子穩定性以提升性能上。
與傳統計算機有什么不同？
量子計算機與傳統計算機最大不同之處是運算方式的不同。相較于基礎的計算單位不同，傳統的計算單位是bit(比特)，也就是我們常說(shuō)的二進(jìn)制中的0和1，這是計算機所能夠辨認的最小信息單位，根據不同的組合排列能夠蘊含復雜的信息內容。
傳統的運行方式就像一群七歲的小朋友組成的小組，每個(gè)小組只需要運行一部分簡(jiǎn)單信息，最后再把這些信息運用算法(相加或者相乘)來(lái)組合成新的信息，因此當給計算機拋出一個(gè)問(wèn)題，計算機要對多種信息組合方式進(jìn)行驗證，來(lái)算出正確答案。以往的方式只是在于加快計算機的組合運算速度。
量子計算機蘊含信息的最小單位被稱(chēng)為(Qubit)，是通過(guò)了“囚禁”原子技術(shù)，降低原子溫度讓原子保持量子形態(tài)。
這些量子的最大特點(diǎn)是其包羅萬(wàn)象，一個(gè)量子能夠同時(shí)代表0和1，這視用戶(hù)所要提取信息而定。
這種設置從根本上提升了計算機的運行速度。按照傳統算法，當用戶(hù)需要提取某一個(gè)詞組信息或者需要解決一個(gè)問(wèn)題時(shí)，計算機要先把所有可能性列舉出來(lái)并驗證一遍才能得到正確的信息，而量子計算機能夠直接計算并提取出相應信息。
提高運行速度能做什么？
在電影《模仿游戲》中，Alan Turing發(fā)明了圖靈計算機減少排列信息組合時(shí)間，破譯德軍加密信息，讓二戰提前至少兩年結束。而在圖靈研發(fā)計算機的時(shí)候政府當局并不看好，認為通過(guò)計算機來(lái)驗證排列組合是天方夜譚。
可見(jiàn)提升計算機運行速度能夠帶來(lái)突破想象的改變。
量子計算機最大的功能莫過(guò)于大幅縮短提取用戶(hù)所需信息要用到的時(shí)間，因此能夠用于解決一些目前懸而未決的問(wèn)題。比如傳統計算機花費上萬(wàn)年才能計算出來(lái)的算式，對于量子計算機來(lái)說(shuō)可能只需要短短幾秒鐘的時(shí)間。因此，量子計算機最大的用途可以說(shuō)是幫助提升科學(xué)研究的質(zhì)量，比如幫助解決廣為人知的組合優(yōu)化類(lèi)問(wèn)題，包括基因序列分析和蛋白質(zhì)折疊的風(fēng)險分析等。
即便克服量子穩定性的問(wèn)題，量子計算機在實(shí)際落地推廣方面也會(huì )遇到一些實(shí)質(zhì)問(wèn)題，最大的障礙是，并不是所有的算法都能運用量子計算機，以及對于程序員來(lái)說(shuō)，要掌握一套比現有算法更為復雜的編程方式。
量子計算被認為是解決計算的臨近物理屏障，但其運行背后的物理學(xué)是一門(mén)非常復雜的問(wèn)題，谷歌量子人工智能實(shí)驗室負責人也認為有未來(lái)還將面臨更多的工作：“雖然這些結果是有趣和非常令人鼓舞的，還有更多的工作要做轉向量子增強優(yōu)化成一門(mén)實(shí)用技術(shù)。”
同時(shí)，谷歌還表示，最新的進(jìn)展結果將對進(jìn)一步商用以及解決有關(guān)機器智能的任務(wù)有所幫助。
