IBM推出商用量子云计算机，你想来一台吗？
原文以IBM's quantum cloud computer goes commercial为标题
发布在2017年3月6日的《自然》新闻上
原文作者：Davide Castelvecchi
虽然量子计算技术仍未成熟，但IBM正在为打造量子计算市场规划一个更大更优的系统。
本着有了产品就有市场的信念，IBM在3月6日宣布计划于今年推出全世界首个商业“通用”量子计算服务。该系统名为IBM Q，可通过互联网付费使用。
它还没能超越传统计算机，至少目前没有。尽管如此，IBM表示该系统对发展未来的量子计算机市场具有至关重要的影响，这些量子计算机将能处理目前的经典计算机力所不及的复杂运算。随着打造实用量子计算机的竞争日趋白热化，IBM推出的云服务是该领域祭出的最新利器。
该项目建基于IBM已有的云计算服务“量子体验”（Quantum Experience），它是一项2016年5月上线的免费服务，最近刚刚升级了用户界面。“上线10个月以来，我们学到了很多东西，”物理学家Jerry Chow说。他是IBM研发中心量子计算实验室的负责人。这一服务使得全球各地的研究人员无需拥有量子计算机，就能练习构建量子算法。Chow表示，IBM的整体策略是打造围绕公司自身技术的“共同体和生态系统”。
IBM公司对IBM Q确切的上线时间严格保密，只表示是在今年内，也没有透露这一系统到底有多强大，或访问费用是多少。IBM表示，第一批客户已在等待使用，但未透露客户的具体身份，只表示一些商业伙伴将会使用该服务测试和开发自己的应用。
量子计算机利用了亚原子物理学中那些反直觉的属性。在量子计算机中，信息单位被称为量子比特，它可以同时呈现多重状态，而不像经典计算机中的比特那样仅代表0或1。从20世纪90年代开始，包括来自IBM的理论物理学家在内的研究者已经开发出了基于量子比特的算法，理论上，它们执行特定任务的速度较经典计算机有指数级的提升。
但在实践中，在人们所谓的通用量子计算机中将足够多的量子比特集合起来，以运行此类算法是一项极其困难的任务。目前，走在处理量子比特前沿的技术有两种。其一是使用电场和磁场将离子囚禁在真空中；其二是将量子比特纳入温度略高于绝对零度的微观超导电路。IBM重点押注的是后一种方法。
谷歌近年来也加入了竞争行列，在加州圣巴巴拉市建立了一个超导-量子比特实验室。谷歌、IBM，以及一些其它公司和学术实验室都公布了雄心勃勃的发展路线图，旨在打造出能够超越经典计算机的量子计算机。但这样的量子计算机每台都需要约50个量子比特才能运行。目前量子计算机的最高记录约为20个量子比特，只能勉强执行简单的运算。
因此，当IBM推出只有5个超导量子比特的“量子体验”时，一些人不明白这有何意义。“许多人把它看作一个宣传噱头，”物理学家Christopher Monroe说，他主管着马里兰大学学院市分校的一个离子阱实验室。“但我认为它事实上非常了不起。”
虽然不是一台顶尖的机器，但IBM也克服了许多挑战，才让“量子体验”得以上线，并让不一定是物理学家的研究者、以及之前从未使用过量子计算机的研究者也能使用它。其中一个挑战是构建一个不需要建造它的物理学家持续维护也能正常运行的系统。“将机器置于云端是一个显而易见的选择，”Monroe说。“但要让系统达到这种水平需要大量的工作。”
IBM量子计算机内部的超导线。
IBM
此外，能够访问“量子体验”或IBM Q这样的系统还意味着全球研究人员得以入手解决独一无二的量子编程挑战。量子编程与传统的代码编写完全不同，它要求编程人员理解并适应物理量子比特的限制。Monroe说，原则上，经典计算机，甚至连笔记本电脑都可以轻松模拟5量子比特计算机。但真正的量子比特并非如此简单。
“真正的挑战在于你能否让算法在有缺陷的实际硬件上运行，”麻省理工学院的物理学家Isaac Chuang说。
Chow说，IBM Q的量子比特数将比“量子体验”更多，但公司尚未确定具体数字。
到目前为止，“量子体验”已经吸引了来自100多个国家或地区的约40,000名用户。举例来说，Chuang去年末将它用在了自己教授的一门关于量子计算的研究生在线课程上，让学生练习为实际的量子计算机编程。
“量子体验”的用户已经进行了275,000个实验，并产出了约15篇研究论文。在其中一篇论文中，Monroe与合作者比较了IBM的超导量子计算机与他实验室中的一台5量子比特离子囚禁计算机的性能。IBM的量子云服务速度更快，但Monroe的机器更精确。
Monroe也是创业公司IonQ的联合创始人，该公司预期将会推出一款基于云的囚禁离子量子计算服务，但Monroe不愿透露具体上市时间。谷歌量子计算实验室的主管John Martinis说，谷歌也打算利用自己的超导量子比特计算机推出云端量子计算服务，但计划首先制造出可运行的50量子比特计算机。
与此同时，位于加拿大本那比市的D-Wave公司从2010年起就一直在提供云端量子计算服务。“我们策略的核心其实是云访问模式，”D-Wave公司的系统高级副总裁Jeremy Hilton说。但是，D-Wave的机器不是“通用”计算机，只能运行有限的量子算法。尽管如此，已有多个研究小组在自己的项目中使用了D-Wave的量子计算服务。ⓝ
Nature|doi:.2017.21585
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去年8月马里兰大学的研究者们研发了具有5量子比特的小型通用可编程量子计算机。
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