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量子计算机就要来了,真的能改变世界吗

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在位于纽约市以北约50英里处僻静乡村中的一个小型实验室内,天花板下缠绕着错综复杂的管线和电子设备。这一堆看似杂乱无章的设备是一台计算机。它与世界上的任何一台计算机都有所不同,而是一个即将开创历史的里程碑式设备。

量子计算机的理论运行速度远远超出任何传统的超级计算机。这种计算机或将使得人们在原子层面对物质状态进行模拟成为可能,从而可以重塑新材料技术;它们也可以通过无穷的算例破解现有的任何加密算法,重新定义网络安全;它们甚至能够通过对海量数据的有效地处理来增强人工智能的水平。

然而到现在,经过几十年的逐步发展,研究人员终于离打造出真正的量子计算机无限接近了,其强大的功能足以打败任何传统意义上的计算机,这就是具有里程碑意义的“量子霸权”(quantum supremacy)。目前来看,谷歌在该领域一直处于领导地位,而诸如英特尔和微软等公司也都在努力前进,而包括Rigetti Computing,IonQ和Quantum Circuits等有雄厚资金支持的创业公司也在迎头赶上。

但是在量子计算领域,没有谁能够和IBM相匹敌没。早在50年前,IBM在材料科学方面取得了成绩就奠定了计算机革命的基础。这就是我为什么会在去年10月来到IBM的托马斯·J·沃森(Thomas J. Watson)研究中心去尝试寻找这些问题的答案:量子计算机到底有什么好处?我们是否可以打造一款实用的,可靠的量子计算机?

为什么说我们需要量子计算机

托马斯·J·沃森(Thomas J. Watson)研究中心位于美国的约克敦海茨(York-town Heights),整个建筑的外观看起来有点像上世纪60年代的飞碟想象图。这座建筑由新未来主义建筑师小沙里宁(Eero Saarinen)设计,并在IBM大型机业务的鼎盛时期建造。当时IBM是世界上最大的电脑公司,在研究中心落成的十年内,它已成为全球第五大公司,仅位于福特和通用电气之后。

虽然站在建筑物的走廊里可以看到乡村景色,但所有办公室都没有窗户。我在其中的一间密室里见到了这是在我遇见查尔斯·贝内特(Charles Bennett)的其中一间卧室里。现年70多岁的贝内特两鬓斑白,身处旧电脑显示器和各种化学模型的包围之中。他回想起量子计算就像是刚刚发生在昨天一样。

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  图示:IBM研究中心的查尔斯·贝内特(Charles Bennett)是量子信息理论的创始人之一,其在IBM的工作为量子计算机创造了理论基础

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