谷歌量子計算即將投入商用：這是未來最強大的雲計算

全球第一款商用型量子計算機」的計算設備「D-Wave One」

3月，谷歌量子AI實驗室科學家在《自然》雜誌上發表文章指出：量子計算領域即將迎來歷史性的里程碑，小型的量子計算機會在5年內逐漸興起。7月，美國公布的《2016-2045年新興科技趨勢報告》量子計算機的許多技術堡壘已經開始被逐一攻克，在未來的5-15年里，世界可能出現一款有實用意義的量子計算機。

越來越多的企業認為處理某些重要任務時用量子計算機會快上幾百萬倍。軟銀新成立的Vison基金準備投資量子計算；IBM、微軟也在發力；還有在這個領域較出名的創業公司D-Wave Systems都看好這套系統。到目前為止，量子計算機還沒有用在任何商務活動中。

量子技術正在將人類帶上新高度。近日，谷歌開始科學實驗室、AI研究人員通過網路連接到量子計算機，並加速商酌如何將項目變成業務。谷歌的目標是鼓勵大家為新技術開發工具、應用，最終將它變成更快、更強大的雲計算服務。

據媒體獲取的一份谷歌幻燈片演示稿顯示：谷歌的量子硬體已完全暴露，包括其稱為「胚胎量子數據中心」（Embryonic quantum data center）的新實驗室。而另一個幻燈片則顯示了「ProjectQ」項目的相關信息。（註：ProjectQ是在Python中實現的量子計算的開源軟體框架，它允許用戶使用強大而直觀的語法在Python中實現其量子程序。作為一個開源項目，目標是鼓勵開發者為量子計算機編寫代碼。）

Python的創始人Guido van Rossum

量子計算機（英語：quantum computer）是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備，通過疊加原理和量子糾纏等次原子粒子的特性來實現對數據的編碼和操縱。傳統計算機的半導體是靠控制集成電路來記錄及運算信息，而量子計算機則希望控制原子或小分子的狀態，記錄和運算信息。

與普通計算機相比，量子計算機不僅速度超快，而且能解決複雜得多的問題。1994年，貝爾實驗室的專家彼得·秀爾（Peter Shor）證明量子計算機能做出離散對數運算，而且速度遠勝傳統電腦。因為量子不像半導體只能記錄0與1，可以同時表示多種狀態，如果把半導體比喻成單一樂器，量子計算機就像交響樂團，一次運算可以處理多種不同狀況。一個40比特的量子計算機，就能在很短時間內解開1024位電腦花上數十年解決的問題。

這種通過改變原子和其他微小粒子的工作方式解決了很多計算機目前尚未解決的難題，但現階段量子計算技術仍飽受爭議。儘管如此，谷歌和IBM企圖將這種技術商業化的做法直接促使了雲計算市場新一輪的較量。

斯坦福大學量子計算研究人員彼得-麥克馬洪（Peter McMahon）認為「谷歌正在搭建量子硬體，同時軟體也採用相當開放的心態。未來的某個時間點，谷歌就會讓量子計算成為真正的雲計算服務」。

勞倫斯摩爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）科學家喬納森-杜波依斯（Jonathan DuBois）則認為，谷歌目前的計劃比較清晰，就是想讓政府和研究人員能夠免費使用這一技術。但是谷歌發言人尚未對此進行回應。不過像類似提供早起免費使用技術的做法很契合谷歌雲的長期戰略。

2014年，谷歌披露說它準備開發量子計算機，能與現有超級計算機並駕齊驅，或者更好。曾豪言這套系統在2017年年底之前就會證明自己的「霸權」。今年5月份，谷歌已推出一塊晶元，名叫Cloud TPU，它以付費服務的形式租給客戶以及免費提供給部分學術研究人員使用。此次被曝光的幻燈片，谷歌再次重申了這一預測。

與普通計算機相比，量子計算機不僅速度超快，而且能解決複雜得多的問題。從理論上講，量子計算在加密方面很有前途，與現有機器相比，它可以讓數據傳輸更安全，同時量子機器可以大幅減少計算時間，大大降低雲服務價格。

不過量子計算機的體積更龐大，需要特殊維護，比如深度冷凍等問題，並不是所有企業都可以購買或者放進企業自己的數據中心，因此，目前用戶能選擇更好的使用方式便是通過互聯網租用；另一方面，其高速的運算效率將提升雲服務的競爭優勢，若是按照分鐘租用，這一優勢將會極大的降低雲服務的有效價格。這樣，谷歌就可扭轉目前的雲服務產品落後於亞馬遜、微軟的局勢。

多年來，谷歌投入了大量時間、人力和金錢開發量子計算機。對於量子計算機的商業化前景，谷歌表示：保守估計，量子計算的投資者預計只能在長期獲得回報。但隨著小型的量子計算機會在5年內逐漸興起，短期的回報仍然是有可能的。

同時，谷歌指出了早期量子計算最可行的三個商業用途：量子模擬，量子輔助優化和量子採樣。採用這些技術，可以讓材料、金融、保健等行業從中受益。以材料學應用為例，通過量子計算進行建模，研究人員可以從數百萬候選材料中選出更強的飛機聚合物材料，更高效的太陽能電池材料，更好的藥品或更透氣的面料。這些發現都具有巨大的商業價值。

代表性技術

實際上，量子計算的商業應用現象已經悄然開啟。IBM3月已宣布：2017年將推出全球第一個商業化（收費的）量子計算雲服務——IBM Q。該新系統可以為全球的研究人員服務，處理傳統電腦無法解決的複雜計算，成為未來培育量子計算市場的關鍵。

實際應用

在不用多久，量子創業公司像雨後春筍般冒出尖頭來。軟銀已新成立的Vison基金來準備投資量子計算，目前也有幾家較為出名的家創業公司，如D-Wave Systems、Rigetti Computing等。Rigetti Computing為量子計算機開發設備和軟體，已獲得6900多萬美元的融資，公司創始人查德·里格蒂（Chad Rigetti），認為未來，量子計算技術現在跟AI一樣火爆。

附量子計算的發展歷程：

2013年5月D-Wave 系統公司宣稱NASA和Google共同預定了一台採用512量子位的D-Wave Two量子計算機。

2013年5月，谷歌和NASA在加利福尼亞的量子人工智慧實驗室發布D-Wave Two。

2013年6月，中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現用量子計算機求解線性方程組的實驗。同年發現了世界上穩定度最高量子內存，建構實用量子計算機更進一步。

2015年5月，IBM在量子運算上獲取兩項關鍵性突破，開發出四量子位原型電路（Four Quantum Bit Circuit），成為未來10年量子計算機基礎。

2015年10月，新南威爾士大學首度使用硅製作出量子閘。

2016年8月，美國馬里蘭大學學院市分校發明世界上第一台由5量子比特組成的可編程量子計算機。

2017年5月，中國科學院宣布製造出世界首台超越早期經典計算機的光量子計算機，研發了10比特超導量子線路樣品，通過高精度脈衝控制和全局糾纏操作，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子比特多體純糾纏，並通過層析測量方法完整地刻畫了十比特量子態。

接下來，就是你我一起來見證時代的新轉折點！

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