我们可能刚刚见证了历史。


能给全人类做“大保健”!全球首台量子计算机问世,性能爆炸外观骚!


在2019年的CES大展上,IBM向全世界展示了一个黑不溜秋的玻璃柱子,里面绕满了各种复杂的铜线、电路和冷却装置。这个玻璃柜子里装的东西,可能会颠覆今天全世界的手机、电脑,甚至超算。


因为它比超算更恐怖,这是一台量子计算机。

不玩忽悠,商用量子电脑来了

IBM宣称,这是世界上首个“专为科学和商业用途设计”的量子计算系统。


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还是先来看外观吧:这款计算机的外形,从里到外都透着一股十足的科幻劲儿:最外层是一个尺寸高2.74米,宽2.74米,厚1.27厘米的硼矽酸盐玻璃外壳,看上去仿佛《2001:太空漫游》中的黑色方碑。


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褪去外衣,这台量子计算机的内部也是满满的科幻范儿。因为量子计算机目前的工作状态十分复杂,所以内部的散热管线和各种电子设施也极其繁多。经过工程师和设计师的不断美化,最终才形成了这种颇为“蒸汽朋克”内部外观。


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当然,正常工作时这台计算机肯定不能就这么“裸奔”。不过为了展出,IBM 公司并没有给它安装保护壳和其他东西,冷却部分和电源管理部件也被留在了纽约的实验室里。据说除了这台电脑本身,光是这些外周伺服系统就有足足一个房间那么大。


这台电脑的精密程度,可见一斑。


为啥这么设计?


在量子计算机研究的领域里,“外界干扰”是科学家们要面对的最大难题。


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为了制造这台能独立商用的量子计算机,IBM组建了世界一流的工业设计师、架构师和制造团队,与IBM Research科学家和系统工程师一起参与设计,将数千个元件整合到一个专门用于商业用途而构建的玻璃气密环境中,这对于商用量子计算机发展来说是一个新的挑战。


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可量子比特实在过于敏感。除了常见的电磁波之外,甚至细微的温度变化、搭载的机器轻微振动,都能引起它们不务正业的“躁动”,最终导致系统失效。


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针对这些局限,IBM 为它打造了许多自定义组件,从硬件上进行了全面优化。这些组件协同工作,才能保证这台计算机的计算结果稳定可靠。


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第一道防线就是这个厚重的外壳。这套壳子内部实际上是气密的,整台电脑内部将完全与外界隔绝。再借由贯穿其中的降温组件,整台机器的温度得以维持在仅比绝对零度略高一点点的位置上。只有在这样的条件下,机器内最重要的量子比特组件才能保持自身稳定,输出运算结果。


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在量子世界中,即使是一次不经意的摇晃,都可能导致计算机的运行错误,因此必须避免。除了用于上述功能的低温恒温器,机器外部还有一套用铝和钢材打造的框架,用来控制其中的电子设备和外壳,最大限度抑制外界震动的干扰。


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在量子计算机的运行过程中,还需要常常进行系统的维护和升级,这个时候量子计算机只能处于停机状态,而且维护过程相当麻烦。IBM为了简化这项过程,在IBM Q System One上设计了两个旋转移位轴,通过电机驱动就能打开,最大限度地减少停机时间。如果是软件更新,IBM还为它特别打造了一套专用软件,可以做到更新不停机,维持系统稳定的同时,也最大限度保障数据安全。


这些设计能够帮助它更好地运行,也增加了这台量子计算机从商用角度考量的实用性。


这么牛逼用来做啥?

如果说传统计算机的计算速度是一辆轿车,那量子计算机的速度至少是一架协和式飞机……甚至是火箭。


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目前学术界公认,量子计算机具有极大的潜能,甚至能解决不少传统计算机“从设计原理上就无能为力”的问题。特别是在化学、生物、医疗保健、材料科学、金融和人工智能 (AI) 、国防等等领域,都是一大杀器。


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在去年,IBM就在纽约的Poughkeepsie开始建设量子运算中心,而这次发布的IBM Q System One也会部署在这里,之前有加入过IBM Q Network的成员都可以使用这套量子计算系统。据说这个名单上包括了财富世界500强企业、创业公司、医疗研究机构,甚至还有一部分国家级的实验室。


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但这跟你我有什么关系呢?


举个栗子吧:量子计算机能让你双十一买的东西更快送到手上。这是因为物流系统通常采用“中心辐射”型结构,越是大规模的物流网络,求解最优路线的难度也就越大。如果有了量子计算机,类似的问题可能分分秒秒就能解决。有了更科学的调度,你收快递的速度自然也就比之前更快了。


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再比如,药物设计。


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化学反应早就可以通过计算机来进行模拟,但传统计算机就算用上各种近似和替代,运行起来依旧十分费劲。如果分子比较大,模拟起来更是“带不动”。有了量子计算机,人类就有望能在短短数小时之内完成过去几千年也算不完的工作:人造光合作用、针对性的靶向药物设计……这些不仅有望成为现实,甚至可能会成为未来人类的日常。


甚至在金融领域,量子计算机将可以生成过去经典计算机永远也解不开的市场模型,真正帮你实现“全自动赚钱”。性感AI,在线炒股……


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别问,问就是All in。

写在最后

38年前,IBM推出了第一台PC兼容机。而今天,全世界所有的电脑几乎都有这家公司曾经的影子。


这台量子计算机可能看起来没什么用,它既不能打游戏,也不能看大片,体积又大又费电。如果不是这个经过精心设计的外观,它可能跟当初那些大型机没什么区别。


不过,第一台计算机 1942 年才跑起来。77年后,算力强劲的芯片就落在我们每个人的口袋里,没有计算机和网络的世界已经遥远的无法想象。回顾历史的时候,人们会指着那个大铁坨说,这就是一切的起点。


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