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科技前哨不久前和大家一起了解过IBM在量子计算领域的布局,没想到最近量子计算领域出现了一轮小风口,投资圈里不少人都开始关注起这个有着颠覆机会的新领域。
美国电气与电子工程师协会最近也发表了不少关于量子计算的文章,其中着重介绍了这个领域已经上市的独角兽企业D-Wave。
今天科技前哨为你汇总了相关内容带你一起看看,量子计算领域的创业公司在干什么,和IBM选择不同路线的他们有多大的潜力。
1.实验性机型
D-Wave成立于1999年,自称是世界上第一家量子计算机的商业供应商。他们长期备受争议,很多人都认为他们推出的产品算力很差,都是骗人的故事。
他们倒是经常公布自己的产品销售情况,2011年他们宣布第一台量子计算系统128量子位的D-Wave One出售给洛克希德马丁公司,512量子位的D-Wave Two交付给NASA的量子人工智能实验室 。
D-Wave长期专注于退火量子计算机的研发。它的原理很复杂,简单说就是通过缓慢冷却量子,找到一个相对最稳定的状态,以此为基础运行计算任务。
这种模式就像金属加工最后的一道退火工序,所以就被称为退火算法,和IBM利用量子特性进行模拟计算不同,D-Wave的方法是直接让量子计算机采用传统计算机的方法运行,通用性更好,但是难点也不少。
2.退火算法的优势和劣势
过去我们也介绍过,量子计算机使用量子比特进行计算,传统计算机1个比特位只能表示0和1两种状态,量子比特却能表示多种状态。
这意味着传统芯片增加一个计算单元就能增加一个计算量,但量子比特增加算力会指数级增长,相当于同样的大小量子芯片算力可以是普通芯片的上万倍。
说完量子计算的优势,我们再介绍一下它的劣势。
第一,量子比特状态不稳定,量子非常容易受到周围环境的影响,失去这种能同时叠加多种状态的能力,一旦发生这种情况就意味着它变成了普通的比特位,不但算力降低,存储的数据也会丢失。
这也就是要讲到的第二点,难以纠错。IBM之所以选择模拟算法,很大一个原因也就在此,量子还有一个特点,一旦它受到干扰就会失去原有的特性,这意味着它存储的信息不能被复制,传统的纠错机制也不能用。
计算过程中一旦发生信息丢失就很难找回。
最后也是D-Wave自己分享中我们发现的一个问题,硬件工艺要求过高。
D-Wave第一代设备在电路设置上存在一些问题,量子计算过程中要使用电路设备将环境降低到零下273度,在这个环境里才能让量子保持稳定状态完成计算,但是一代设备在降温过程中由于控制问题,会出现1秒的延迟。
在量子的世界里,运行速度都是现实世界的上万倍,如果计算发生了1秒的延迟,对他们而言就相当于延迟了近乎永恒的时间。
我们听着多等1秒而已没什么,但这种情况一发生,你的计算机性能就直接下降1万倍,估计谁也不能接受。
D-Wave也是在第一台量产机问世后才发现的这个问题。
3.一切都还为时尚早
D-Wave经过反复测试,发现问题是数模通量转换器导致的,它的作用是利用磁场操作量子进行计算,问题的根本原因他们没有透露,但从解决方案来看,和转换器在设备上物理尺寸有关系。
他们最终将这个设备的大小又缩减了50%,将延迟缩减到了10毫秒,取得了100倍的进步。
这个成果听起来没啥,你不知道的是这个转换器原来的大小只有10微米,一个血红细胞那么大。
其实听到这你就会明白,谷歌和各家大学为什么都愿意支持D-Wave,他们的量子计算产品用起来并不方便,算力可能也不是最好的,但这不耽误大家用他们的产品研究量子计算如何应用,也不必自己踩坑,看D-Wave投入经历找到量子计算产品的路径就好。
D- Wave自己的工程师也说,他们对未来的研发挺担心的,由于量子比特太脆弱,任何东西都可能影响他们的状态稳定,未来量子计算机要应用起来,各种千奇百怪的情况都会遇到,稍有不慎就会导致产品无法运行。
已经在路上的D-Wave没法停下,只能技术优化和硬件设计同步推进,最近他们还宣布了新的硬件架构,要构建8000个量子位处理器,对未来的规划,他们也充满了未知,不久前的采访中他们也提到,未来处理器的架构,硬件设计都可能会变化。
一切都要看具体应用中会遇到什么问题。
科技前哨和大家一起分析过各种前沿科技企业,量子计算的确是当前少有的几个能让人充满兴奋感的领域。
不过我们一直秉承“不谈量产时点的技术都是耍流氓”的观念,仔细了解后我们必须说,考虑到量子计算复杂、苛刻的环境要求,它的量产时点保守估计也需要10年。
更关键的是今天的量子计算还没有到技术路线确定的时刻,IBM的模拟计算方式也在加速,虽然模拟计算通用性很差,但只要它的成本够低,效果够好,并不妨碍它成为主流解决方案。
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