|
來源：DeepTech深科技 發(fā)明了單光子和單原子量子計算機(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Robert Sutor、開創(chuàng)了個人區(qū)域網(wǎng)（PAN），將計算、儲存和網(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，共同探討量子計算未來的發(fā)展藍(lán)圖，這場討論由中國科學(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教授主持，以下是整理后的內(nèi)容： 陸朝陽：我想代表觀眾問一下，要如何定義量子計算機(jī)，因為有許多的觀眾，他們第一反應(yīng)是普適的計算機(jī)才能算作量子計算機(jī)。對于你們來說量子計算機(jī)是一種普適性計算機(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，你們會投資普適型量子計算機(jī)還是量子模擬器？ Aaron VanDevender：其實量子計算機(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。我覺得量子計算機(jī)應(yīng)該能夠以量子計算的形式維持多年的運轉(zhuǎn)，有比特這樣的特性。可以說，量子計算機(jī)的計算模型是不同于常規(guī)計算機(jī)有所不同的模型。 我們已經(jīng)設(shè)計出相關(guān)的模型，這些模型可以在算法設(shè)計的過程中優(yōu)化量子計算機(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)然這存在爭議，比如到底是退火器還是模擬器更適用于量子計算機(jī)？我覺得重點在于，過去這些計算機(jī)的機(jī)器模型中并沒有一個完美的代表，不管是iPhone還是云服務(wù)的所有計算系統(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，尤其是針對計算機(jī)科學(xué)方面的開發(fā)商而言，是需要知道有沒有真實的環(huán)境設(shè)置從而引導(dǎo)計算機(jī)的實踐。 量子計算機(jī)在實踐中，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，因此我覺得這些爭論是不重要的。Robert Sutor：首先，選擇對你有用的信息，謹(jǐn)慎對待一些理想化的論點。因為每個人都有基于自己本身情況想要的算法從而找到合適的計算機(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，量子計算機(jī)如何能夠顯示出我們現(xiàn)有的是什么？可能過去兩三年里，有一些人做了很多不切實際的承諾，比如未來我們能夠進(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，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確保其在糾錯方面有更高的效率，而且能夠有效提高量子位。因為量子位的數(shù)量，會影響到它的連接性，同時量子位的質(zhì)量也能夠幫助我們解決很多的問題。所以，我想說的是，你先要做好自己的事。 Vern Browenll：關(guān)于這個量子計算機(jī)，其優(yōu)勢就是可以很好地利用量子比特。可能有些人會有不同的角度，企業(yè)也會選擇量子計算機(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)用量子計算機(jī)的競爭力所在。 老實說，2014年時也做了一些有爭議的決定，比如說出臺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，相對于像IBM這樣的一些巨頭公司我們是也有一定的競爭力的，我們也有自己的機(jī)器，當(dāng)然這樣的過程也是很困難的。首先，在引進(jìn)這樣的一臺量子計算機(jī)時，你要知道他對你的業(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的，許多時候承諾是美好的，但是你有了量子計算機(jī)，你買了之后，是不是真的給你帶來它所承諾的效果？有一些研究人員也想要把這個量子計算機(jī)和云服務(wù)結(jié)合起來，獲得更好的一些效率，我覺得這個問題要從現(xiàn)實的角度去考慮。 陸朝陽：第二個問題，你們覺得量子計算機(jī)商業(yè)化應(yīng)用會是什么？可以就你們自己的企業(yè)談一談，它到時候會帶來什么樣的影響，市場規(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？ Vern Browenll：首先，我們的興趣點是人工智能和量子計算的結(jié)合，這不只是關(guān)于如何提高神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或者說人工智能如何改善它的機(jī)器學(xué)習(xí)，又或者說在退火器、量子計算方面單獨做出改善。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)隊和算法團(tuán)隊共同合作。 另外，我們還需要投資銀行的支持，有一些專門的模擬器，我們可能通過引用的一些技術(shù)，做這些風(fēng)險模型的設(shè)計和分析，而這是需要與企業(yè)合作的。從本質(zhì)上來說，量子計算機(jī)比常規(guī)的計算機(jī)體系更有效率的和計算空間。之前我舉到關(guān)于優(yōu)化的問題，每個地方如醫(yī)藥行業(yè)、金融行業(yè)、生物制藥行業(yè)等領(lǐng)域都會遇到算法優(yōu)化的問題。我們的客戶也一樣，希望通過量子計算技術(shù)解決優(yōu)化問題。 Robert Sutor：我基本上同意，各個領(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遠(yuǎn)的未來。很多年前，如果人們沒有電腦，是無法實現(xiàn)我們今天的成就。后來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。同時我們也希望計算機(jī)可以做更多的事情，現(xiàn)在我們就在利用材料計算實現(xiàn)更多的成就，對于每個人來說，這都是有利益的事情。 但是量子計算的關(guān)鍵是夠代表大量的數(shù)據(jù)，并且比常規(guī)的計算機(jī)更有效率。舉個例子，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個比特作為支撐，這些數(shù)字有多大？這個數(shù)字意味著什么？科學(xué)家預(yù)測，地球上的原子數(shù)量基本上占了總的10%—49%。所以想象一下，這個比例和我們的分子模型很相像的，這個體量很大，是沒有辦法和它競爭，只能做一個粗略的估算。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這樣簡單地表達(dá)方式，也會需要有一定的優(yōu)化。 我想強(qiáng)調(diào)的是，量子計算機(jī)是一個跨學(xué)科的行業(yè)，我們有物理學(xué)家、計算機(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，來幫助我們覆蓋到所有領(lǐng)域的計算并與我們一起合作來設(shè)置新的算法，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)這種有價值的量子計算機(jī)。這樣量子計算機(jī)才能做為一個平臺幫助更多的人。 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，因為處理一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)不是一件簡單的事情。我們往往會先著手于一些簡單的目標(biāo)，首先我們的研究是需要資金支持的，比如90年代的時候，我們剛開始從事算法研究的時候是需要資金，但是量子算法可能會影響到更多人。 所以量子計算的價值是不可估量的，對于許多政府或者是智庫，他們都愿意投很大的錢來研究量子計算。想要獲得成果并且實現(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，也有一些量子計算機(jī)的產(chǎn)生，但是對于量子計算機(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真正的算法的創(chuàng)新。 陸朝陽：第三個問題是針對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模型，好像對谷歌提出的模型不是很感興趣，但是這個50量子位的機(jī)器要實現(xiàn)的目標(biāo)是什么？是有更多地算法可以在上面運行對嗎？ Vern Browenll：這是一個原型，我們可以運用其做一些基礎(chǔ)的計算，最開始發(fā)展的時候，我們有一個5和6量子位的計算機(jī)，后來從17開始作為下一代的量子計算機(jī)，到20，再到50。其實20—50之間是一個新的架構(gòu)。在去年11月份發(fā)表我們發(fā)表的相關(guān)文章后，我們在IBM內(nèi)部也積累了很多的經(jīng)驗，而且整個的流程在整個內(nèi)部都很清楚的。我們不光覺得50是一個重大的量級的轉(zhuǎn)變，本質(zhì)上想了解如何操作這種大型的計算機(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一些體積微小的同時還能有更好的體驗。但是現(xiàn)在不一樣了，因為整個量子位不像芯片一樣可以無限地縮小、無限地加晶體管，因為需要別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。所以，我覺得我們還要等很多的時間，要等等每個量子位的升級。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，是怎么在上面做實驗的，以及相關(guān)一些成果和進(jìn)展。 陸朝陽：我有一個相關(guān)的問題，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：我們沒有公開討論過這個數(shù)據(jù)，不方便。明年你們再邀請我來討論這個數(shù)據(jù)。 我們基本上是按做乘法的效率在進(jìn)行更新，只是整個過程要花很多時間去不斷的優(yōu)化，同時不要讓成本走的太高。很多人聽到這個概念的時候，覺得非常有意思，因為好像量子可以和各個領(lǐng)域都進(jìn)行結(jié)合，包括我自己，原來是個數(shù)學(xué)家，從數(shù)學(xué)領(lǐng)域來看，我們要做的就是從理論數(shù)學(xué)到實踐數(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，如我剛剛舉過一個例子叫模擬，就是其中一個理論的突破。我們所看到的量子計算機(jī)是很美好的，因為沒有哪一種計算機(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，一定要建立一個新的量子系統(tǒng)開始理解。 陸朝陽：最后一個問題，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？我們一般用幾個量子位來理解量子軟件，但是量子硬件就不一樣了，因為硬件非常昂貴，它需要很多量子比特，對一個完整的硬件系統(tǒng)，因為我們覺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)來說，你可以把一些傳統(tǒng)的算法，運用在量子計算機(jī)上。但是沒有必要這么做，因為這會極大的減少速度，沒有任何意義。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)在開始了解量子計算的基礎(chǔ)理念。工具是需要不斷地優(yōu)化，計算機(jī)、手機(jī)上的軟件是越來越好的。我覺得這些軟件開發(fā)的工具，也將越來越好，但還是有問題，比如量子計算機(jī)的這些代碼還沒有跟上。一旦跟上這會帶來更多的機(jī)遇，如新的語言和內(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選項的系統(tǒng)，有低的像機(jī)器語言層，用量子位源去匹配一些低源的設(shè)計，但是慢慢地我們想在計算機(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，因為基礎(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算機(jī)，單這只是打開的一個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。我們也會非常謹(jǐn)慎地去考慮量子計算所帶來的一些復(fù)雜性。這是我的一些觀點。 |
