IBM在日前于拉斯维加斯召开的CES展会上对外展示了全球首台商用量子计算机“IBM Q System One”，并将这台20量子比特的系统封装进了一个9英尺（约合2.7米）的玻璃立方体中，作为一台能独立工作的一体机展出。 虽然这台颜值媲美“艺术品”的机器科幻感十足，但业界评价它仍只是发展进程中的“垫脚石”。
这台IBM Q System的体积相当大，包含了启动一个量子计算实验所需的所有东西，包括冷却量子计算硬件所需的所有设备。到目前为止，这是全球唯一的一台独立量子计算机。尽管不排除IBM某一天出售这类系统的可能性，公司眼下的商业计划更倾向于通过互联网出租、而不是直接面向客户出售这些新硬件。
量子计算机，顾名思义，即采用量子力学的能力处理计算，其计算能力之大足以让今天的计算机悉数成为历史。然而，这类量子计算机目前仍仅分散地存在于研究实验室内。他们由多个元素构成：容纳处理计算的量子比特的加固室；液氦罐和其他低温设备，使量子比特的温度保持在绝对零度左右；以及电子装置，用以控制量子比特的动作并“读取”它们的输出，还有连接这一切元素的电缆。
将所有这些组合在一起，构成第一代的通用集成量子计算机，对素来以系统公司自居的IBM来说，“具有划时代的意义”，IBM研究院的首席操作官达里奥·吉尔（Dario Gil）说道。IBM的历史，即是设计和开发当时最先进的计算系统的历史，从上世纪50年代的700系列大型机和System/360开始，一直到60和70年代将计算推向商业世界。
为了将量子系统集成到半英寸厚的玻璃外壳中，IBM必须要开发出自己的电子设备来控制系统。公司还必须找到方法来实现完美的温度控制，并防止震动，以确保系统的实际性能与在实验室内的一致。
量子计算机的工作原理在于将其量子比特置于称为“叠加”的临时状态，这时候这些量子比特可以代表标准计算机中的“1”和“0”。量子比特的状态极易受到干扰，并且延长其能够维持量子状态的时间（相干时间）已成为业内的主要挑战之一。IBM表示，新系统中的量子比特能够维持的相干时间为75微妙，据悉这是通用量子计算机的最佳时间长度。
从外观来看，这个全球首部集成量子系统的设备内部存在大量的空白空间，这主要是因为它的大部分组件隐藏在立方体的背面，量子比特则悬挂在一个高度抛光的钢筒中，以确保它们不受到外界干扰。
据悉，这个立方体内部的“空白空间”不仅仅是为了美观效果，而是考虑到了日后维护的便捷性。因为这个立方体前部有专门设计的悬臂铰链可以打开，技术人员则可以爬进去操作设备。
今后，IBM的付费客户可以通过购买该计算机的处理能力来满足自己的计算需求。当被问及是否会出售这一产品，吉尔透露：“你完全可以这么想。”但他也表示，IBM目前还没有出售该量子计算机的打算。
分析指出，量子计算机具有转变行业价值链的巨大潜力，可以通过解决传统计算机无能为力的超级复杂问题，改变整个行业的面貌。未来的量子计算机有能力在化学、生物、医疗保健、金融、人工智能和材料科学等领域实现产品突破，帮助富有战略眼光、采用量子计算的企业快速抢占市场份额，提高盈利能力。一个典型的例子就是，为了优化航空公司的调度工作，量子计算可以创建专为在特定日期飞往数百个目的地的数千名乘客量身定制每日航班时刻表，从而帮助旅客缩短旅行时间、避免空中交通拥堵，并降低航空燃油成本。
而除了IBM以外，谷歌、Rigetti、英特尔和微软等企业也都在量子计算机领域投入了巨大资源。但从目前的情况来看，IBM似乎已经快人一步。
看起来就像是未来的计算机
IBM 表示，它的主要成就是将一个实验性的量子计算机在可靠性（和外观）上与大型量子计算机更接近。量子计算需要极其精细的环境。芯片需要保持在冰点温度，并且受到的电波动或物理振动干扰要尽可能最小。IBM 表示，Q System One 可以最大限度地减少这些问题。
IBM 量子研究副总裁 Bob Sutor 说，设计像 Q System One 这样的机器的一个实际优势是它减少了研究停机时间。使用像 Q System One 这样的设备，在功率激增或技术人员操作失当引起故障后，重置量子计算机的速度会快很多。“过去需要几天或几周的时间，现在只需要几小时或几天。”它的玻璃门可以轻易打开，简化了系统的维护和升级过程，同时最大限度地减少了停机时间——使 IBM Q System One 具有了可靠的商业用途。
IBM Q System One 由许多自定义组件组成，这些组件协同工作，可用于最先进的基于云的量子计算程序，包括：
- 具有稳定性和自动校准能力的量子硬件设计，提供可重复、可预测的高质量量子比特。
- 制冷工程，提供连续冷却、孤立的量子环境。
- 紧凑型高精度电子元件，可严格控制大量量子比特。
- 量子固件，可管理系统运行状况并启用系统升级，无需用户停机。
- 经典计算能力，提供安全的云访问和量子算法的混合运行。
算力不敌你的笔记本和手机
虽然IBM将其描述为第一台专为科学和商业用途设计的完全集成的通用量子计算系统，但一台20量子比特的机器的计算能力远远不够强大。Q System One这样的量子计算机仍然是非常实验性的设备。它们在有用的任务中无法胜过经典计算机（事实上，当涉及到现实生活里的计算时，你的笔记本电脑可能更强大），但它们应该是研究工具。
“它更像是一块垫脚石，而不是一台实用的量子计算机，”英国苏塞克斯大学(University of Sussex)量子技术教授Winfried Hensinger表示：“不要认为这是一台完全的量子计算机，能够解决量子计算机已知能够解决的所有问题。你可以把它想象成一台原型机，它允许你测试和进一步开发一些在未来可能有用的程序。”
IBM强调这是第一次尝试，并且这些系统“有朝一日能用于解决当前被认为过于复杂的问题，而经典系统无法处理这些问题”。目前看来，这些系统还远没达到这个目的，但该公司也指出，这些系统是可升级的(并且易于维护)。
国内一名专家评价道：“这并不是一般意义上的商用量子计算机(能解决一个电子计算机解决不了的问题或者解决某个问题有一定的优势)，实际上这个小量子计算机的算力还远不如任何一个小手机，只是把早前IBM云服务上能用的机器做成了稳定的实体机销售，主要还是研究和教育用图。Dwave也早就有这种意义的商用机啦，所以大家不要太激动。当然要做到这样一个量子计算机持续稳定的高质量工作，是需要很好的工程能力的。”
来源：新智元，腾讯科技，新浪科技
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