IBM研究院院長Dario Gil：日新月異的新量子時代

      IBM研究院院長Dario Gil在日前表示，計算技術(shù)的指數(shù)級發(fā)展和全球協(xié)作可以幫助我們應(yīng)對包括此次新冠病毒疫情在內(nèi)的全球危機和其他重大社會挑戰(zhàn)。

　　Dario Gil在IBM Think Digital 大會上發(fā)表演講時指出，新興的量子計算領(lǐng)域?qū)ΜF(xiàn)今的超級計算機和其他經(jīng)典計算機進行補充，從而加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新。

　　協(xié)作是通往成功的關(guān)鍵因素，不僅人與人之間需要同心齊力，傳統(tǒng)計算模型與量子計算模型之間也需要協(xié)作。他表示：“在危機時刻，團結(jié)一致尤為重要。世界正面臨著越來越復(fù)雜的難題，我們需要攜手努力解決這些難題?！?/p>

　　作為COVID-19高性能計算聯(lián)盟（COVID-19 High Performance Computing Consortium）的創(chuàng)始成員，IBM正在為這場抗擊病毒的戰(zhàn)斗投入大量資源。該聯(lián)盟的30多名成員已經(jīng)匯集了超過每秒400千萬億次浮點運算能力和10萬個節(jié)點，旨在尋求廣泛的項目組合，幫助我們進一步了解此次疫情，了解新冠病毒的進化過程并加快研發(fā)抗病毒 藥物和疫苗的速度。

　　Gil表示，研究人員一直在努力尋找使病毒失活的方法。而抗擊新冠病毒疫情的早期經(jīng)驗表明，強大的計算能力是幫助人類戰(zhàn)勝病毒的得力助手。我們面對的敵人—新冠病毒的尺寸不超過100納米，而超級計算機可以建模并幫助研究人員更好地了解病毒的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而幫助研究人員探索可以用來抗擊病毒的各種化合物。

　　走向量子比特范式

　　研究人員在抗擊新冠病毒的過程中更多使用經(jīng)典計算的比特范式，量子比特作為一種更強大的計算范式顯現(xiàn)。Gil表示：“未來，比特和量子比特將成為基本計算范式，我們可以借助它們來解決全世界范圍內(nèi)的各種復(fù)雜問題?！?/p>

　　經(jīng)典計算機使用帶有開關(guān)的二進制電路。涉及亞原子量子物理領(lǐng)域的量子計算機則能夠利用疊加、推理和糾纏等自然界中的某些“超能力”，來進行更復(fù)雜的運算。此類計算使用量子電路表示，量子電路是能夠準確度量量子計算機功率的指標。

　　Gil 還表示：“量子計算的優(yōu)勢在于，我們可以用不同類的電路來實現(xiàn)不同的功能?！?/p>

　　量子計算有多種用途，抗擊新冠病毒疫情只是其中之一。例如，某種電路可以用于模擬財務(wù)風(fēng)險，還有電路則能夠測量可能在新電池技術(shù)開發(fā)過程中使用的化合物中包含的能量。這種可以被嵌入經(jīng)典程序的量子電路庫正在涌現(xiàn)，它們能夠讓經(jīng)典編程與量子計算實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

　　慶祝 IBM Quantum Experience成立四周年

　　為了強調(diào)電路對量子計算的重要性，IBM于近期發(fā)起了量子挑戰(zhàn)賽 (Quantum Challenge)。這場挑戰(zhàn)賽邀請程序員在5月8日之前完成四次量子計算演練，參賽選手將通過挑戰(zhàn)賽增進自己對量子電路的理解，在實踐中檢驗自己的能力。此次挑戰(zhàn)賽為慶祝IBM Quantum Experience成立四周年而舉辦，IBM Quantum Experience為公眾提供了一個通過IBM Cloud訪問IBM量子計算機組的渠道。

　　Gil表示：“我們非常幸運，全世界最有才華的一些人正在努力探究何種電路能夠幫助我們利用量子優(yōu)勢?！边@也佐證了量子計算機的運算速度明顯快于經(jīng)典計算機。

　　他還提到了自己和 T.J. Watson Laboratory 研究員Sergey Bravyi合著的一篇開創(chuàng)性論文，該論文首次提供了一項數(shù)學(xué)證明：與經(jīng)典電路相比，量子電路具有公認的優(yōu)勢。

　　自2016年5月以來，我們已經(jīng)通過IBM Cloud在IBM量子計算機上執(zhí)行了超過1800億個量子電路，為來自世界各地超過23萬名的用戶提供了量子計算訪問權(quán)限。目前，IBM通過IBM Cloud提供了18個不同的量子系統(tǒng)。Gil還對一處容納 4 個量子計算系統(tǒng)的 IBM Research 量子計算中心進行了簡短的介紹，這也是演講內(nèi)容的一部分。

　　Gil 還在演講中介紹了“量子體積 (Quantum Volume)”的價值，量子體積可用于衡量量子計算機隨著量子比特數(shù)量增加而降低錯誤率的能力。他指出，自 2016 年以來，IBM 產(chǎn)品中的量子體積每年都會翻一番，IBM致力于在未來幾年內(nèi)保持這種增長趨勢。

　　不少全球大規(guī)模企業(yè)也是IBM量子計算機的活躍用戶。其中，戴姆勒股份公司（Daimler AG）正在利用量子計算開發(fā)更好的電池材料，而?？松梨冢‥xxonMobil）希望利用量子計算為石化研發(fā)進行熱反應(yīng)建模。另外，摩根大通（JP Morgan Chase）正在使用 IBM 量子計算機來創(chuàng)建一種用于為金融衍生品合約（也被稱為“期權(quán)”）定價的方法和多種期權(quán)組合。

　　Gil 在演講結(jié)束時與大家分享了他對計算領(lǐng)域的未來的思考。他認為：“目前，構(gòu)成人工智能基礎(chǔ)的比特、量子比特和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逐漸融合，這將對計算領(lǐng)域產(chǎn)生極其深遠的影響。我們將借助人工智能輔助編程和混合云架構(gòu)來協(xié)調(diào)這種融合，從而掩蓋底層基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜性?！?/p>

　　“這將是一場革命。這種融合不僅會徹底改變科學(xué)實踐方式和我們發(fā)現(xiàn)新技術(shù)的速度，而且還會帶來一系列全新的智能關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用?！?Gil說到。

　　作者：Larry Greenemeier