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似乎人人都在期待量子计算——而比观众更着急的，显然是那些科技巨头中的“演员”们。比如说这两年正在和谷歌、英特尔比拼量子计算领域冲刺速度的IBM。 刚刚在CES 2019上，IBM展示了被誉为杀手锏的量子计算产品：他们真的搬来了一台量子计算机。 1月9日，这台名叫IBM Q System One的量子计算机，被装在2.3米高的玻璃盒里展现在了世人面前。由于极富未来美感，很多媒体都惊呼这台设备像是博物馆里的名贵珠宝。 而比外形炫酷更让媒体和大众惊讶的，是IBM宣布这是世界上首台量子计算一体机，并且表示将IBM Q System One将会在商用上打开更多可能。在接受记者采访时，IBM相关负责人透露未来不排除将这台机器直接卖给客户。 于是这两天很多科技媒体的标题，都是“世界首台商用量子计算机诞生“。不明真相的吃瓜群众大概会以为，量子计算机马上就可以在电脑城买到了。但是事情的真相恐怕与这个想法相去甚远。 到底如何认识“走向三次元“的量子计算机IBM Q System One？ 或许可以从这样几个角度着手： “商用”这个定义，跟大伙想象的可能不一样 首先我们要搞清楚的，是IBM所谓的商用，到底是什么意思。 事实上，刚刚展出的这台设备，在能力上只是将IBM Q计划在云端IBM Cloud中交付的量子计算能力移植到了一体机中。并且根据目前数据，移植的应该是一个并不完整的IBM Q系统。也就是说实体机依旧无法达成计算中心所提供的量子算力。 System One提供的算力究竟有多大呢？如果与经典计算做对比的话，那么它目前还不能跟咱们的智能手机抗衡。与之相对的，是这台家伙的体积相当庞大。这次CES上只是展出了设备原型，如果加上冷却系统和供电系统，将塞满一个数十平米的屋子。 花上千万美金，买一台巨大的算力还不如手机的设备，这东西怎么商用？ 其实IBM想要传达的意思是，相比于只能停留在庭院深深的计算中心里的量子计算系统，他们把量子计算设备做到了能够工程化交付第三方。那么当然是在可商用上走出了重要一步，毕竟解决了从完全不能卖到能卖这个关键问题。 放在IBM Q计划的体系中，我们可以发现它在不断补完量子计算能力的各种体系环节。比如2017年8月，IBM推出了量子计算系统，随后完成了云计算中的量子能力交付，而且依旧利用Q计划完成了Watson中的某些应用。那么如今完成一体机交付，可以看作是对量子计算前进，所需不同能力的一种不断补充。 而距离量子计算设备进入严格意义上的商用世界，那还远得很。IBM Q System One依旧无法完成任何通用计算任务，其真正价值还是对量子计算形态进行学术观察与研究。如果这个设备进入商业，那么客户也只能是大学和科研机构。比如IBM在量子计算领域中的学术合作者 MIT、滑铁卢大学量子计算研究所、洛桑联邦理工大学等等，用以教学和科研。 当然，这并不影响将量子计算集成为工程系统，本身就是个重要进步的事实。罗马不是一天建成的，量子计算更不是。 然而这里还有个争议，就是IBM Q System One到底是不是第一台量子计算一体机？ 换个角度想想，好像也不是“第一” 熟悉量子计算的小伙伴，可能会知道这个领域有一家神秘的公司，叫做D-Wave。 这家来自加拿大的上市公司，一直以来主线业务就一个：量子计算，并且自称是世界第一家量子计算公司。 D-Wave做量子计算早到什么程度呢，2011年他们就推出了可售卖的量子计算一体机，标价1500万美金，很多大学和科技公司都是他们的客户，比如谷歌。目前D-Wave的“量子计算能力“已经被接入到了谷歌云当中。
上面这句话的“量子计算“要加引号。因为D-Wave的量子计算机一直都饱受争议。严格意义上来说，他们在做的并不是通过量子纠缠实现的量子计算能力，而是通过量子退火理论，来解决某些经典计算不易解决的计算优化问题。 这种剑走偏锋的量子计算到底算不算量子计算，学术界一直都充满了争议。但毫无疑问的是，他们很早就把一体机做出来了，并且在2017年就更新了第四代产品2000Q，目前正在更新第五代。 然而从计算的覆盖性上来看，IBM的设备与D-Wave一样，都无法达成通用计算，只能解决特定问题。而从算力上来看，D-Wave在一体机上早就更胜一筹。 那么到底IBM Q System One是不是世界首台量子计算一体机呢？只能说智者见智吧。至少从正统性上来说，IBM显然是更符合目前量子计算学界主流的。 说了半天，好像IBM没做啥一样？事实并非如此，当大家总是盯着商用、首台一类的字眼时，其实总是忽略技术突破背后的支撑：强大的工程化能力。 真正引人遐想的，是计算巨头的工程化能力 如果单纯从算力上来看，IBM Q System One只能支持20量子比特的计算。从量子比特的数量上来看，IBM Q System One似乎并不占优。 然而能把一体机搬出来这件事，却说明了另一个问题：作为老牌计算巨头，IBM在制造与工程领域的优势今天依旧存在，没有任何减弱的迹象。 相比于量子计算的前沿探究和量子霸权的冲击，对量子计算设备的工程化其实是另一个方向的难题。这就好比一个高手内功练的登峰造极，结果一出手绵软无力打不倒人也是白搭。 量子计算领域的工程化，需要解决几个棘手的问题。比如说设备冷却，量子计算必须在绝对低温下进行，那么保持温度需要大量设备的支持；再比如说环境的抗干扰问题，量子计算中任何干扰都会造成严重的量子噪音，造成不可逆的影响，这也需要很大物理环境下的解决方案支撑。这些因素之下，就是能量供给问题。量子计算实验室往往需要极其庞大的配电系统，否则无法承受制冷等计算运转。
这些困难的存在，让量子计算机基本上被确定为不可搬动的，在大型实验室中的中心和设备。而将之打造成模块化，甚至可售卖的机器，需要持续稳定的能源供给能力，紧凑的工业结构实现。这都是工程化能力的卓越体现。 目前来看，在量子计算的工程化能力上，很难看到国内科技企业有可能在近几年中完成类似IBM Q System One的工作。而这或许也将在另一个维度上提醒我们，即使中国的量子计算每年捷报不断，但距离真正的世界前沿，还有太远的路要走。 根据去年11月美国商务部工业安全局出台的拟针对关键技术和相关产品的出口管制提案预告，美国将在涉及AI、机器人、量子计算等几个领域对中国进行禁止出口。也就是说，IBM的这种设备，在接下来很长一段时间中可能是无法出现在中国量子计算产业中的。 或许在今天，中国科技界已经应该思考和正视量子计算产业中的工程化问题。这场计算革命之于我们今天，还是一场任重道远的旅程。
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