漫威电影从《蚁人》到《复仇者联盟 4》,都能见到带着主角们穿越时空的「量子力学(Quantum Mechanics)」概念贯穿其中,虽说量子是一个完全推翻古典物理学概念的领域,然而这并非只是存在电影小说的情节中。
量子计算机又被成为下个世代运算工具,IBM日本东京研究所所长的森本典繁(Noly-san)认为,量子计算机的出现并非要取代传统电脑,而是可以补足现今系统不足的地方,他看好3到5年后量子电脑将出现大规模商用化。
2016年就开发出5量子位元(qubit)量子电脑的IBM,是目前檯面上,技术能力最具突破性的代表,担任IBM日本东京研究所所长的森本典繁(Noly-san)认为,要看到量子电脑大规模商用化,关键并非量子位元(qubit)的多寡,而是必须找出关键应用。
在森本典繁眼裡,量子电脑跟现在的超级电脑,有许多类似的地方,差异在于根本原理的不同,如何找到适合量子电脑的关键应用,来证明其在科学上的价值,才是真正应该思考的问题。
关键在量子电脑解决的问题,而非竞逐霸权光环量子电脑拥有极快的运算速度,可以在短时间内完成一般电脑需要花上数十年才能解决的问题,因此被称为「下个世代运算工具」。
今年初在美国国际消费电子展(CES)上,IBM推出搭载20位元(qubit)处理器的量子电脑「 IBM Q System One」,能透过云端的方式开放全世界使用量子运算。IBM云端运算资深总监Arvind Krishna评论:「这对于量子电脑走出实验室,有非常重要的意义。」
现阶段量子电脑可以做到的事情,超级电脑也可以做到,我们应该思考的是,当有一天量子位元超过50的时候,要去解决什么样的问题?IBM
只要量子电脑可以达到解决一般电脑所不能解决问题的里程碑,就能被称为「量子优势 (Quantum advantage)」,比起走出实验室,身为量子电脑专家的森本典繁认为,想清楚把量子电脑用在什么地方更重要,「要看用途,某些领域量子电脑说不定做得比现在电脑烂。」
森本典繁:量子计算机不是要取代传统电脑量子电脑跟超级电脑没有绝对的好与不好,必须视应用的领域而定。「把问题丢给量子电脑去比赛,才会知道问题在哪裡;不能单纯就量子电脑性能讨论,(跟传统电脑相比)是赢是输很难说。」森本典繁认为,当有一天量子位元超过50的时候,该去思考要解决什么样的问题?
森本典繁强调,量子电脑的出现并非要取代传统电脑,「它们(指量子电脑)可以解决某些难以解决的问题,这些问题在计算过程中,可能是指数级的,以此补足现今系统的不足。」
以性能来看,现阶段量子电脑可以做到的事情,超级电脑也可以做到。综合来看,目前量子运算部分能力仍不够完美,还是有犯错的可能。量子电脑新创 Rigetti 创办人Chad Rigetti指出,现在量子电脑不必像传统电脑一样做到非常精准,只要在特定的领域中「相对好」,那么会就凸显出价值与优势。
寻找关键应用,如同茫茫人海找另一半虽然产学界投入许多资源在研究量子电脑,然而时至今日,还没有找出关键的应用,森本典繁用感情来比喻,「找量子电脑的应用,有点像是找另一半,现在还没找到。」重要的关键在于,不能让古典物理的逻辑限制了想像。
许多媒体、专家都预测,因为极快的运算速度,量子电脑商用后,也许可以在机器学习、模拟化学方程式、材料开发、投资组合平衡优化、风险分析等领域发挥优势。森本典繁认为,这些都还只是商业上的预测,哪种应用最适合用量子电脑来做还很难说,「化学方程式模拟」是目前所知比较可能的量子电脑应用之一。
量子人才,必须具备数学、物理以及产业知识。森本典繁观察,现在很少人同时具备有这三种能力,要培养也不容易。IBM
森本典繁认为,量子电脑目前处于商业化前期(Pre-commercial),要迈向真正的商业化,最少还需要3到5年的时间。优秀的量子人才,必须具备数学、物理以及产业知识。森本典繁观察,现在很少人同时具备这三种能力,要培养也不容易,「就算学好了(指物理化学知识)也没用,必须知道产业问题在哪裡,理解后才有可能放在量子电脑中。」
森本典繁相信,只要产学各界一起投入参与,不久后一定可以发现第一个适合量子电脑的关键应用。
其实问题可能就在眼前,却被思维限制而看不到,这是目前整个产业还很难找到关键应用的原因。正因为如此,量子电脑发展需要一批不受古典物理学限制的新血,森本典繁相信,只要产学各界一起投入参与,不久后一定可以发现第一个适合量子电脑的关键应用,「我对未来发展是很乐观的,光想就很兴奋。」他说。
量子计算机:是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。不同于电子电脑(或称传统电脑),量子计算用来存储资料的对象是量子位元,它使用量子演算法来进行资料操作。(来源:维基百科)