微軟大手筆投入，想要打造科幻小說中的超級機器

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舊金山電 —微軟（Microsoft）正把大量的財力和工程資源投入量子計算這塊試驗田，嘗試打造量子計算機，解決如今數字計算機力所不能及的問題。

量子計算機曾是科幻小說中的幻想。而如今，科技界越來越樂觀地認為，這種超級強大的設備是有可能存在的——而且可能甚至是很實用的。如果量子計算機真的可以投入使用，藥物設計、人工智慧等領域都會受到影響。它還能幫助人們更好地理解現代物理的基礎。

微軟跳出純理論研究，投入巨額資金開發可以使用的量子計算機原型設備，這一決定清楚展現了科技公司之間的全球競爭。同樣處於這場競爭中的 Google 和 IBM 也在大筆投資，尋求突破。

在量子物理的迷人世界，微軟選擇了一條和對手們截然不同的道路。微軟的開發方式以一種名為任意子（anyons）的「編織」粒子為基礎。物理學家稱，這種粒子只存在於二維空間。微軟想要利用這種粒子組成超級計算機模塊，開發利用亞原子粒子不同尋常的物理性質。

主要研究人員承認，要想製造有用的量子機器，目前還存在一些障礙，一是基礎物理層面還有問題有待解決，二是研究人員還需要開發新軟體利用量子位的特點。（量子位能夠以現如今數字系統無法實現的方式進行計算。）

傳統晶體管在同一時間只能有一種狀態：代表數字 1 的接通或代表數字 0 的不接通。量子位則有所不同，它可以以一種疊加重合的形態存在——換句話說，它可以同時擁有兩種狀態。如果量子位和其他許多量子位處於「交纏」狀態，物理上分離但看上去卻像是深深糾纏在一起，那麼它們就能同時指代大量的值。一台量子計算機將很有可能由百來個或數千個量子位組成。

2005 年微軟就開始資助這一領域的研究了。當時，公司靜悄悄地設立了一個名為Station Q的實驗室，由數學家邁克爾·弗里德曼（Michael Freedman）負責領導。

托德·霍姆達爾（Todd Holmdahl）表示，微軟認為，目前條件已經足夠可以設計基本的量子位構建模塊了，公司準備開始設計一台完整的量子計算機。霍姆達爾是一位經驗豐富的工程經理，未來將會負責管理領導微軟的這一項目。多年來，他負責了微軟的很多項目，比如微軟的 Xbox 電子遊戲機和目前尚未發布的 HoloLens 增強現實系統。

托德·霍姆達爾將會領導管理微軟的量子計算項目。圖片版權：Ian C. Bates / 《紐約時報》

霍姆達爾說：「一旦我們解決了第一個量子位的問題，我們就掌握了一張路線圖，可以用一種更加簡單的方式製造數千個量子位。」

不過，能夠進行有用計算的量子計算機到底能不能被造出來，這點物理學家和計算機科學家們之間還存在分歧。

不少其他的研究項目也在嘗試利用不同的材料和設計創造量子位。微軟的方法被稱為拓撲量子計算。今年，諾貝爾物理學獎被授予了三位在可能只存在於二維空間的物質形式上做出重要研究的科學家，這為拓撲量子計算所仰賴的基礎領域注入了新的力量。

霍姆達爾領導的這一項目團隊成員還有代爾夫特理工大學（Delft University）的物理學家里奧·考恩霍白（Leo Kouwenhoven）、哥本哈根大學（University of Copenhagen）的物理學家查爾斯·M·馬庫斯（Charles M. Marcus）、悉尼大學（University of Sydney）的物理學家大衛·瑞雷（David Reilly）以及 E.T.H. Zurich 的馬蒂亞斯·泰勒（Matthias Troyer）。

這些物理學家都將作為「人工智慧和研究小組」（Artificial Intelligence and Research Group）的成員，加入微軟公司。人工智慧和研究小組是微軟新近成立的一個團隊，微軟的頂尖技術員工沈向洋（Harry Shum）是團隊的領導者之一。

微軟新聘請的物理學家表示，過去兩年間科學的進步給了科學家們越來越大的信心，他們相信微軟有能力創造出更加穩定的量子位，因此他們才決定嘗試打造拓撲量子計算機。

馬庫斯說：「把半導體和導體結合在一起，這就是我們神奇配方的秘訣之一。」他還表示，近來研究人員在控制用於形成量子位的材料的能力上取得了「重大突破」。另外還有一些令科學家頭疼的問題，比如將量子計算機溫度降至絕對零度。

目前為止，能夠比如今的數字計算機更快解決問題、已經證實有效的演算法相對較少。一項被稱為「舒爾演算法」（Shor』s algorithm）的早期演算法可以用來分解數字因子，這就給了科學家們希望：量子計算機未來或許能夠被用於破解密碼。

這很有可能會帶來驚天動地的後果，因為現代電子商務基礎是建立在密碼系統的基礎之上的，而這套系統幾乎是無法使用傳統數字計算機破解的。除此之外，量子計算機可能還可以幫助我們更快地搜索資料庫，執行用於發展計算機視覺技術與語音識別技術的機器學習演算法。

不過，量子計算機更直接的影響在於，這些工具很可能會加深人們對物理的基本理解。早在 1982 年，物理學家理查德·P·費曼（Richard P. Feynman）思索量子計算機時就提到過這一可能性。

費曼博士曾說：「在我的夢想里，量子計算機將會是一種可以用來解決量子物理學問題的機器。」

翻譯 熊貓譯社 錢功毅

題圖來自 Wikimedia Commons

2016 THE NEW YORK TIMES

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