最前线 | 英特尔CTO:量子计算迈出马拉松第一步,快速起跑前需要完成四件事
阅读 · 发布日期 2018-06-01 · 金人网络量子计算什么时候会到来?
“虽然量子计算现在冲上了舆论的风口,但现阶段还只是“马拉松长跑中的第一英里”,距离商用还有很远”,英特尔首席技术官Michael Mayberry(以下简称Mike)如是说。
IBM曾表示,未来五年内量子计算将进入主流市场。不同于IBM的过分乐观,Mike认为,量子计算很有前景,但真正地实现大规模商用还需要有十年时间,还很遥远。
IBM与英特尔都是量子计算第一梯队的公司。对于上述判断的差别,Mike表示,达到什么程度才算主流,大家的判断标准是不一样的。但是材料模拟,或具备非常高级的加密能力,这种级别的应用五年内不会实现。与此同时,对于怎么样才叫商业上有用,业界也没有广泛的共识。
英特尔中国研究院长宋继强补充说,量子计算能够解决什么问题?关于这一点,两家公司的兴趣点是不一样的。
虽然量子计算商用还遥遥无期,量子计算近期也还是可以有所作为的。“可以先把量子计算用来解决常规计算很难以解决的问题,这一类的问题如果部分得到解决的话,会给我们整个世界带来巨大的改变。”
Mike举了一个例子,或许可以使用量子计算开发出一种催化剂,这种催化剂能够改变汽车使用的燃油结构,或者它能够捕捉空气中的二氧化碳,这将对气候变化的大难题带来革命性改变。
关于量子计算,经常会提到一个词语是“量子霸权”,即量子计算机在某个节点,超过所有传统计算机的计算能力。
那个时候,传统计算机的命运会是什么?
Mike表示,量子计算的发展并不会让现有的其他计算方法过时,我们常用的CPU还是有用的,不管深度学习还是未来的人工智能,也都一样。
比如说,英特尔在用至强系列CPU在对药物进行成份测试,如果要用量子计算替代的话,则需要用百万级量子位,原因在于要模拟分子当中的每个原子是需要足够大的系统。而我们仅仅处于10级的水平。
相比于传统计算方式,量子计算的优点在于它以帮我们解决目前无法解决的问题,比如说模拟材料。上述的催化剂,以及模拟新型的药品,包括在室温超导材料等等。还可以用来解决目前常规计算能力无法搞定的数学问题,比如说后量子时代的加密算法。
Mike还提到,量子计算的好处是可以迅速破解长比特的加密密钥,但是算法的相关人士也在研究,有了量子计算以后,他们怎么样用新的算法来对抗量子计算的解密。
在应用层面上,英特尔更关注量子计算的实用性。量子计算是能够开发出一些算法的能力,一种可称为复杂的算法,另一种是“我们认为的有用的算法”,这是英特尔关注的重点。
现在,英特尔、谷歌、IBM都在争先恐后提升量子比特的数量。去年11月,IBM宣布造出 50 个量子比特原型机,英特尔在今年CES上宣布造出了49量子比特的超导测试芯片,谷歌3月份则宣布推进到了72量子位。量子位的数量也成为舆论关注的焦点。
对此,Mike认为,大家的关注点都在量子位的数量上,对于每个量子位上面做的操作数量反而关注的不够。在量子位上能够做什么操作,能有多长稳定的时间进行操作都很重要。现在是几百个操作,但还是不够的。
超导方式产生量子位以后,到一定程度时,系统尺寸会碰到一个瓶颈,如果向往上继续规模化发展就要选用其他技术,现在英特尔在采用不同的技术探索。而且,量子位多了以后怎么样互相连接,也是一个待解的问题。
另外,“相比于量子位的数量到底有多少,我们更看重的是纠错能力,从7到17到49,实际上我们一直以来是把纠错看得很重。”Mike表示。
目前,量子计算都会出现大量错误。如果大量的算力都用来纠错,将大幅增加计算成本,这也限制了计算长度的提升。如何高效地纠错,是一个很关键的问题。
因此,Mike表示, 在量子计算得到快速发展之前,还有四个重要的事情要完成:
第一,不管量子位做得有多好,我们都认为它还不是尽善尽美,所以我们需要完成纠错方面的工作,以确保量子位有足够长的生命期,来完成一些有意义的计算。
第二,我们需要有在本地的对量子位的控制,而是通过长长的缆线遥控。
第三,是在路径上的安排,怎么能把这些量子位真正地放到一个物理的量子位系统当中。
第四,在量子位之间的连接,因为需要把量子位连接起来,形成一个比较有规模的大系统。现在我们有可能会有几千个量子位,但是怎么能够把这几千个量子位连接起来是一个很大的挑战。
Mike还介绍了英特尔在量子计算方面的投入情况。三年前,英特尔在和荷兰的QuTech合作,做了一个规划,十年之内投入5000万美元,现在英特尔已经投进了几千万美元了。如果要想让量子计算真正发挥一定的作用,还需要上亿美元的投入。
总之,量子计算前景广阔,但是大规模商用并不会马上到来,现在还只是万里长征的第一步,还有很多问题等待解决。