每天一点pwp太精彩了?zxyl研发量子电脑 量子计算机对人类的意义
D-Wave是真正的量子电脑吗
“量子位元从激发到放松的过程,都不需要进行除错作业,”Hilton指出,“但采用通用量子电脑的传统闸极模式,你必须先除错才能顺利进行作业。”
量子电脑发展方向
加拿大Info-Tech Research Group资深经理暨基础架构分析师Mike Battista表示,“当我与D-Wave洽谈时,让我印象深刻的是他们都十分谦虚,尽管对于自家公司技术感到兴奋,却不至于过度承诺其发展潜力。”
Battista并指出,D-Wave的开创性进展还不只是在量子运算领域,该公司同时也以新的典范累积经验,例如超导体,它能够确保摩尔定律的持续进展。
D-Wave处理器开发副总裁 Jeremy Hilton认为,极热状态下的512Qb的模组可利用10kW冷却器使温度极速冷却至至0.2 mK。
(来源:D-Wave)
“其超导半导体还拥有执行量子运算以外的其他优势,例如不至于释放热量,”Battista说:“这项技术还具有呈指数级迅速升级的潜力,或许可在传统电晶体达到实体限制时,持续摩尔定律的下一个新典范。”
那么,为什么批评人士指称这并不是“真正”的量子电脑呢?Battista不仅支持D-Wave的正确发展方向,还详细地说明理由:“我知道D-Wave的硬体被混合地进行测试,也瞭解为什么大公司选择投资另一种方式。但如果有任何一丁点的可能性使其成为下一代基础技术,足以勾勒未来几十年的运算发展,那么这样的投资也算值得了。一开始先开发演算法并发现可解决量子运算问题的公司,一旦在可行的硬体出现时,他们将会拥有巨大的优势。”
最新发展
D-Wave的首款设计可追溯到2007年,当时只使用了少数的量子位元(16Qb),而且也无法扩充,不过使用的同样是目前所用的方式——在矽基板上载入极冷超导铌量子位元。从那时起,Hilton及其研究人员们已经重新设计出一款可扩展至任意尺寸的架构,利用整合式的可编程磁组记忆体与处理器,取代早期设计所中由于扇出导致无法扩充的分离电极。
D-Ware从2009年首度向Google展示128Qb的新架构后,该公司已持续升级至256Qb,接着是目前的512Qb,将33,000个超导Josephson接面(JJ)电晶体挤进一颗4x7mm的晶圆中。在这样的晶圆尺寸下,D-Ware可取得100片8寸晶圆。
Hilton表示:“我们的用户基础持续扩展,他们正探索需要多少Qb量子位元的甜密点,以及试验其问题,包括NASA、Google、美国太空研究协会(USRA)与Lockheed Martin,以及能够透过终端机(例如南加大USC校园电脑)存取至NASA/Google/USRA机器的广大用户社群。”
D-Wave并提供自家介面工具,可为其电脑建立“量子机器码”,但也提供用于MatLab、C++ 和Python的API/编译器。目前该公司可取得接近98-99%的稳定量子位元率,以及具有可实现自动冗余与恢复损坏量子位元的模式。
根据里昂证券(CLSA)分析师Ed Maguire Ed表示,研究人员们已经利用D-Wave的量子电脑开发出蛋白质分折、影像检测、视讯压缩、情感分析等诸多应用了。Lockheed技术长Ray Johnson则表示,或许它还可以立即告诉你,如何透过卫星网路上执行几百条软体程式码来因应太阳风暴或核爆脉冲——目前像这一类的计算在传统电脑上可能得花好几周的时间。
D-Wave预计将在2015年稍晚发布下一代量子电脑,它将会采用ANSYS的工程模拟软体,进一步降低磁真空,以避免量子位元故障。D-Wave的新款量子电脑将具备完全可重配置与冗余能力,以取代“通用”量子电脑的除错作业。该公司还将致力更多先进的演算法与应用,以期解决现实世界的问题,例如编码量子位元以模拟神经网路,从而加速拓展至深度学习与类似的人工智慧(AI)等新领域。
关于量子计算机有哪些介绍?
量子计算机不同于我们平时有的计算机。它是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。如果某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法,那么它就是量子计算机。
这种量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。科学家们研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。还是先了解一下什么是量子计算机吧!
对于现在,我们使用的电子计算机集成电路的集成度,大约以每3年翻两番的速度发展。1990年制成了64兆位的动态随机存储器,集成电路的线宽已细到0.3微米。1993年制成了256兆位的动态随机存储器。当存储器达到1024兆位时,集成电路的线宽将细到0.1微米,也就是千万分之一米,它差不多是一根头发丝的千分之一。这么细的电路,被认为是集成电路的发展极,如果电路比这更细时,现有电子元件将会失去工作的理论基础,因为电子作为一种微小粒子,具有“波粒二象性”,当电路线宽大于0.1微米时,电子完全可视为粒子,而不必考虑其波动性;而当电路线宽小于0.1微米时,那么就必须考虑电子的波动性。与此同时还会出现种种新的物理现象,称为量子效应。利用量子效应工作的电子元件就被称为量子元件。
现在的电子元件是通过控制所通过的电子数量多少或有无来进行工作的。宏观上,电子计算用电位的高低来表示0和1以进行存储和计算。而量子元件则通过控制粒子波动的相位来实现输出信号的强弱和有无,量子计算机通过利用粒子的量子力学效应,如光子的极化,原子的自旋等来表示0和1以进行存储和计算。量子元件的使用将使计算机的工作速度大大提高(约可提高1000倍),功耗大大减少(约可减少1000倍),电路大大简化且不易发热,体积大大缩小。