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來(lái)源：DeepTech深科技 發(fā)明了單光子和單原子量子計(jì)算機(jī)的Founders Fund 首席科學(xué)家Aaron VanDevender、整合并發(fā)展前沿科技為用戶提供人工智能領(lǐng)域最先進(jìn)解決方案的IBM 研究院副院長(zhǎng)Robert Sutor、開創(chuàng)了個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN），將計(jì)算、儲(chǔ)存和網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化并互連的D-Wave 公司CEO Vern Browenll，今天齊聚EmTech China峰會(huì)，共同探討量子計(jì)算未來(lái)的發(fā)展藍(lán)圖，這場(chǎng)討論由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息和量子科技前沿卓越中心陸朝陽(yáng)教授主持，以下是整理后的內(nèi)容： 陸朝陽(yáng)：我想代表觀眾問(wèn)一下，要如何定義量子計(jì)算機(jī)，因?yàn)橛性S多的觀眾，他們第一反應(yīng)是普適的計(jì)算機(jī)才能算作量子計(jì)算機(jī)。對(duì)于你們來(lái)說(shuō)量子計(jì)算機(jī)是一種普適性計(jì)算機(jī)還是一種非普適的量子模擬器？另一方面，如果你有足夠的資金，你們會(huì)投資普適型量子計(jì)算機(jī)還是量子模擬器？ Aaron VanDevender：其實(shí)量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)有大多數(shù)人能接受的定義，其也有一些標(biāo)準(zhǔn)上的變化，同時(shí)有一些技術(shù)方面進(jìn)展是大家有目共睹的。我覺得量子計(jì)算機(jī)應(yīng)該能夠以量子計(jì)算的形式維持多年的運(yùn)轉(zhuǎn)，有比特這樣的特性。可以說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算模型是不同于常規(guī)計(jì)算機(jī)有所不同的模型。 我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出相關(guān)的模型，這些模型可以在算法設(shè)計(jì)的過(guò)程中優(yōu)化量子計(jì)算機(jī)的性能，從而我們可以知道努力的方向在哪里，尤其是在工程建設(shè)方面。當(dāng)然這存在爭(zhēng)議，比如到底是退火器還是模擬器更適用于量子計(jì)算機(jī)？我覺得重點(diǎn)在于，過(guò)去這些計(jì)算機(jī)的機(jī)器模型中并沒(méi)有一個(gè)完美的代表，不管是iPhone還是云服務(wù)的所有計(jì)算系統(tǒng)，都是一種基于理論研究結(jié)果的抽象概念。但是，同樣重要的是，尤其是針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的開發(fā)商而言，是需要知道有沒(méi)有真實(shí)的環(huán)境設(shè)置從而引導(dǎo)計(jì)算機(jī)的實(shí)踐。 量子計(jì)算機(jī)在實(shí)踐中，一定要能夠做一些有用的事情，如能夠告訴人們我們所生活的世界是什么樣的，因此我覺得這些爭(zhēng)論是不重要的。Robert Sutor：首先，選擇對(duì)你有用的信息，謹(jǐn)慎對(duì)待一些理想化的論點(diǎn)。因?yàn)槊總�(gè)人都有基于自己本身情況想要的算法從而找到合適的計(jì)算機(jī)。我剛才在我的演講中也提到了，而我比較支持普適型的模型。 非常重要的是，量子計(jì)算機(jī)如何能夠顯示出我們現(xiàn)有的是什么？可能過(guò)去兩三年里，有一些人做了很多不切實(shí)際的承諾，比如未來(lái)我們能夠進(jìn)一步提高它的量子位數(shù)，或者2017年可以達(dá)到什么目標(biāo)。但現(xiàn)在還是與先前一樣。因此我們要能夠認(rèn)清現(xiàn)實(shí)，在剛才提出的門模型基本上接近于落地階段了。我們結(jié)合了常規(guī)意義上的計(jì)算機(jī)算法和量子算法，使得這樣的模型具有一定的執(zhí)行能力。但我們還需要做很多努力來(lái)確保其在糾錯(cuò)方面有更高的效率，而且能夠有效提高量子位。因?yàn)榱孔游坏臄?shù)量，會(huì)影響到它的連接性，同時(shí)量子位的質(zhì)量也能夠幫助我們解決很多的問(wèn)題。所以，我想說(shuō)的是，你先要做好自己的事。 Vern Browenll：關(guān)于這個(gè)量子計(jì)算機(jī)，其優(yōu)勢(shì)就是可以很好地利用量子比特�？赡苡行┤藭�(huì)有不同的角度，企業(yè)也會(huì)選擇量子計(jì)算機(jī)的一些能力，如為速度更快地為企業(yè)提供一些有用的應(yīng)用，這才是應(yīng)用量子計(jì)算機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力所在。 老實(shí)說(shuō)，2014年時(shí)也做了一些有爭(zhēng)議的決定，比如說(shuō)出臺(tái)了我們自己的退火器，我不知道創(chuàng)始人為什么做這樣的決定，但是我是比較支持他們的決定的，相對(duì)于像IBM這樣的一些巨頭公司我們是也有一定的競(jìng)爭(zhēng)力的，我們也有自己的機(jī)器，當(dāng)然這樣的過(guò)程也是很困難的。首先，在引進(jìn)這樣的一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)時(shí)，你要知道他對(duì)你的業(yè)務(wù)和公司有什么樣的作用。正如剛才前面一位嘉賓所說(shuō)的，許多時(shí)候承諾是美好的，但是你有了量子計(jì)算機(jī)，你買了之后，是不是真的給你帶來(lái)它所承諾的效果？有一些研究人員也想要把這個(gè)量子計(jì)算機(jī)和云服務(wù)結(jié)合起來(lái)，獲得更好的一些效率，我覺得這個(gè)問(wèn)題要從現(xiàn)實(shí)的角度去考慮。 陸朝陽(yáng)：第二個(gè)問(wèn)題，你們覺得量子計(jì)算機(jī)商業(yè)化應(yīng)用會(huì)是什么？可以就你們自己的企業(yè)談一談，它到時(shí)候會(huì)帶來(lái)什么樣的影響，市場(chǎng)規(guī)模有多大？我們之前談到了很多原型機(jī)器，是不是可以從原型機(jī)器的角度說(shuō)？ Vern Browenll：首先，我們的興趣點(diǎn)是人工智能和量子計(jì)算的結(jié)合，這不只是關(guān)于如何提高神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或者說(shuō)人工智能如何改善它的機(jī)器學(xué)習(xí)，又或者說(shuō)在退火器、量子計(jì)算方面單獨(dú)做出改善。在算法和剛才提到的一些方面，甚至昨天探討的技術(shù)領(lǐng)域都需要提升，和人工智能合作是非常重要的領(lǐng)域，我們需要非常好機(jī)器學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)和算法團(tuán)隊(duì)共同合作。 另外，我們還需要投資銀行的支持，有一些專門的模擬器，我們可能通過(guò)引用的一些技術(shù)，做這些風(fēng)險(xiǎn)模型的設(shè)計(jì)和分析，而這是需要與企業(yè)合作的。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)比常規(guī)的計(jì)算機(jī)體系更有效率的和計(jì)算空間。之前我舉到關(guān)于優(yōu)化的問(wèn)題，每個(gè)地方如醫(yī)藥行業(yè)、金融行業(yè)、生物制藥行業(yè)等領(lǐng)域都會(huì)遇到算法優(yōu)化的問(wèn)題。我們的客戶也一樣，希望通過(guò)量子計(jì)算技術(shù)解決優(yōu)化問(wèn)題。 Robert Sutor：我基本上同意，各個(gè)領(lǐng)域和學(xué)科是緊密結(jié)合的，如化學(xué)生物學(xué)的基礎(chǔ)，是醫(yī)藥學(xué)的基礎(chǔ)，也是蛋白質(zhì)材料的基礎(chǔ)，所以我們要著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來(lái)。很多年前，如果人們沒(méi)有電腦，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)我們今天的成就。后來(lái)我們有了一些新的發(fā)現(xiàn)，如在藥物發(fā)現(xiàn)方面取得了成績(jī)。同時(shí)我們也希望計(jì)算機(jī)可以做更多的事情，現(xiàn)在我們就在利用材料計(jì)算實(shí)現(xiàn)更多的成就，對(duì)于每個(gè)人來(lái)說(shuō)，這都是有利益的事情。 但是量子計(jì)算的關(guān)鍵是夠代表大量的數(shù)據(jù)，并且比常規(guī)的計(jì)算機(jī)更有效率。舉個(gè)例子，早上提到的分子模擬模型可以提醒你要要喝咖啡了，但是它也需要有很多的電子和質(zhì)子作為技術(shù)基礎(chǔ)，而且它也需要10—48個(gè)比特作為支撐，這些數(shù)字有多大？這個(gè)數(shù)字意味著什么？科學(xué)家預(yù)測(cè)，地球上的原子數(shù)量基本上占了總的10%—49%。所以想象一下，這個(gè)比例和我們的分子模型很相像的，這個(gè)體量很大，是沒(méi)有辦法和它競(jìng)爭(zhēng)，只能做一個(gè)粗略的估算。但是可以利用量子位做一定的表達(dá)的，比如剛才提到的門模型，有數(shù)以千計(jì)的量子位，我們正在嘗試做這方面的技術(shù)突破，我們不斷地提到自然是數(shù)字化的，可能不應(yīng)該有0和1這樣簡(jiǎn)單地表達(dá)方式，也會(huì)需要有一定的優(yōu)化。 我想強(qiáng)調(diào)的是，量子計(jì)算機(jī)是一個(gè)跨學(xué)科的行業(yè)，我們有物理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、數(shù)學(xué)家，這些人能夠找到這些真正地解決方案。量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域甚至需要一些金融行業(yè)的定量和分析家，來(lái)幫助我們覆蓋到所有領(lǐng)域的計(jì)算并與我們一起合作來(lái)設(shè)置新的算法，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)這種有價(jià)值的量子計(jì)算機(jī)。這樣量子計(jì)算機(jī)才能做為一個(gè)平臺(tái)幫助更多的人。 Aaron VanDevender：我非常同意剛才提到的關(guān)于化學(xué)是物理學(xué)等跨學(xué)科的合作，因?yàn)樘幚硪恍⿵?fù)雜的數(shù)據(jù)不是一件簡(jiǎn)單的事情。我們往往會(huì)先著手于一些簡(jiǎn)單的目標(biāo)，首先我們的研究是需要資金支持的，比如90年代的時(shí)候，我們剛開始從事算法研究的時(shí)候是需要資金，但是量子算法可能會(huì)影響到更多人。 所以量子計(jì)算的價(jià)值是不可估量的，對(duì)于許多政府或者是智庫(kù)，他們都愿意投很大的錢來(lái)研究量子計(jì)算。想要獲得成果并且實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，是需要非常龐大的算法。盡管我們的研究人員做出了很多的努力，也有一些量子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生，但是對(duì)于量子計(jì)算機(jī)仍具有很高的期望，我也非常期待量子化學(xué)或者是其他的一些跨學(xué)科的領(lǐng)域能夠共同合作才能夠帶來(lái)真正的算法的創(chuàng)新。 陸朝陽(yáng)：第三個(gè)問(wèn)題是針對(duì)Vern Browenll提的，您提出50量子位的IBM的機(jī)器，有什么作用？您剛才談到所謂的超級(jí)模型，好像對(duì)谷歌提出的模型不是很感興趣，但是這個(gè)50量子位的機(jī)器要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是什么？是有更多地算法可以在上面運(yùn)行對(duì)嗎？ Vern Browenll：這是一個(gè)原型，我們可以運(yùn)用其做一些基礎(chǔ)的計(jì)算，最開始發(fā)展的時(shí)候，我們有一個(gè)5和6量子位的計(jì)算機(jī)，后來(lái)從17開始作為下一代的量子計(jì)算機(jī)，到20，再到50。其實(shí)20—50之間是一個(gè)新的架構(gòu)。在去年11月份發(fā)表我們發(fā)表的相關(guān)文章后，我們?cè)贗BM內(nèi)部也積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，而且整個(gè)的流程在整個(gè)內(nèi)部都很清楚的。我們不光覺得50是一個(gè)重大的量級(jí)的轉(zhuǎn)變，本質(zhì)上想了解如何操作這種大型的計(jì)算機(jī)。 此外，我們期待這些芯片能夠有重大的飛躍，我們希望芯片能夠給我們帶來(lái)一些體積微小的同時(shí)還能有更好的體驗(yàn)。但是現(xiàn)在不一樣了，因?yàn)檎麄�(gè)量子位不像芯片一樣可以無(wú)限地縮小、無(wú)限地加晶體管，因?yàn)樾枰獎(jiǎng)e的零部件和算法同步，才能夠再進(jìn)行下一次量子位的升級(jí)。所以，我覺得我們還要等很多的時(shí)間，要等等每個(gè)量子位的升級(jí)。大家可以閱讀我們發(fā)表的一些文章和技術(shù)參數(shù)，包括從1位到5位、7位、17位、20位到現(xiàn)在，是怎么在上面做實(shí)驗(yàn)的，以及相關(guān)一些成果和進(jìn)展。 陸朝陽(yáng)：我有一個(gè)相關(guān)的問(wèn)題，在IBM內(nèi)部，這種超導(dǎo)的最大數(shù)是什么？量子糾纏最大的數(shù)據(jù)，分子糾纏是多少？ Robert Sutor：我們沒(méi)有公開討論過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)，不方便。明年你們?cè)傺?qǐng)我來(lái)討論這個(gè)數(shù)據(jù)。 我們基本上是按做乘法的效率在進(jìn)行更新，只是整個(gè)過(guò)程要花很多時(shí)間去不斷的優(yōu)化，同時(shí)不要讓成本走的太高。很多人聽到這個(gè)概念的時(shí)候，覺得非常有意思，因?yàn)楹孟窳孔涌梢院透鱾�(gè)領(lǐng)域都進(jìn)行結(jié)合，包括我自己，原來(lái)是個(gè)數(shù)學(xué)家，從數(shù)學(xué)領(lǐng)域來(lái)看，我們要做的就是從理論數(shù)學(xué)到實(shí)踐數(shù)學(xué)再到工程學(xué)。理論是不斷進(jìn)化的，現(xiàn)在有一些新的物理的理論，也有一些新的數(shù)學(xué)理論，如我剛剛舉過(guò)一個(gè)例子叫模擬，就是其中一個(gè)理論的突破。我們所看到的量子計(jì)算機(jī)是很美好的，因?yàn)闆](méi)有哪一種計(jì)算機(jī)可以超越它，但是如果出現(xiàn)任何要去解釋技術(shù)上的背景的話，一定要建立一個(gè)新的量子系統(tǒng)開始理解。 陸朝陽(yáng)：最后一個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在提到了一些量子軟件、量子比特這些概念，這種量子軟件和傳統(tǒng)的軟件有什么差別？我們一般用幾個(gè)量子位來(lái)理解量子軟件，但是量子硬件就不一樣了，因?yàn)橛布浅０嘿F，它需要很多量子比特，對(duì)一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)，因?yàn)槲覀冇X得軟件硬件的差別非常明顯，尤其是和傳統(tǒng)的軟件相比，所以我們想問(wèn)一下關(guān)于軟件方面的差別？ Aaron VanDevender：首先，在軟件方面最大的差別是要突破傳統(tǒng)的固定思維。不是做一些空間的分解，而是要了解量子糾纏再做一些空間的解讀。 Robert Sutor：我想這更多的是理論層次的探討。傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)，你可以把一些傳統(tǒng)的算法，運(yùn)用在量子計(jì)算機(jī)上。但是沒(méi)有必要這么做，因?yàn)檫@會(huì)極大的減少速度，沒(méi)有任何意義。而量子軟件是非常特殊的，我覺得這就是差別吧。從基礎(chǔ)開始講，計(jì)算模型是顛覆的，我覺得軟件工程師可以從現(xiàn)在開始了解量子計(jì)算的基礎(chǔ)理念。工具是需要不斷地優(yōu)化，計(jì)算機(jī)、手機(jī)上的軟件是越來(lái)越好的。我覺得這些軟件開發(fā)的工具，也將越來(lái)越好，但還是有問(wèn)題，比如量子計(jì)算機(jī)的這些代碼還沒(méi)有跟上。一旦跟上這會(huì)帶來(lái)更多的機(jī)遇，如新的語(yǔ)言和內(nèi)存管理等。 Vern Browenll：我也同意，我們向我們的客戶提供了不同層級(jí)選項(xiàng)的系統(tǒng)，有低的像機(jī)器語(yǔ)言層，用量子位源去匹配一些低源的設(shè)計(jì)，但是慢慢地我們想在計(jì)算機(jī)信息站上面不斷地往上挪，包括要真正采用到一些量子糾纏，整個(gè)的量子位源鋪開。我覺得傳統(tǒng)的技術(shù)和量子的技術(shù)肯定是不一樣的，因?yàn)榛A(chǔ)層可以用基礎(chǔ)的技術(shù)，但是高層的話就不能用這些傳統(tǒng)的技術(shù)了。人們的一些編程的技術(shù)中，如TensorFlow系統(tǒng)和谷歌的開源系統(tǒng)，你可能還不知道你在使用量子計(jì)算機(jī)，單這只是打開的一個(gè)新的算式和模型而已。我覺得高層的模型就一定是需要做量子，只是用戶不清楚而已。我們也會(huì)非常謹(jǐn)慎地去考慮量子計(jì)算所帶來(lái)的一些復(fù)雜性。這是我的一些觀點(diǎn)。 |
