Vern Brownell：促进量子计算机商用化的最佳捷径

　　新浪科技讯 1月29日下午消息，由麻省理工科技评论和DeepTech主办、新浪科技作为首席媒体支持的全球新兴科技峰会在京举办，Vern Brownell在 EmTech China 峰会上带来了量子计算的前沿技术以及商业化现状的分享。

　　作为全球数据中心基础设施的领导者，Vern Brownell 开创了个人区域网（PAN），将计算、储存和网络资源虚拟化并互连的解决方案。

　　以下是全文整理：

　　我来自D-Wave公司，我们已经建立了量子计算机，来为客户提供产品。我们现在面临的问题是关于计算的，特别是在机器学习领域、优化及指标的选择方面。我们的目标是生产具有超级运算能力的计算机。目前的系统非常可靠而且也能够充当一部分数据中心的功能，但是一般来说是很难去充当客户的数据中心的，但是量子计算机具有这样的能力。

　　我们的项目还包括和算法、软件相关的实验。我们的商业模型是出售量子计算机等产品，同时出售一些在网站上可以使用的服务，比如说计算能力和分析能力。基本上来说，量子计算机是一种利用量子物理效应的计算机。1982年的时候我们提出量子计算机的预想，希望可以充分使用这种效应。我们会使用一些原理，首先是量子叠加，多个粒子进行叠加，而这些微小粒子，是量子计算机的基本组成部分，也是非常重要的组成部分。

　　其次是量子纠缠，指的是两个量子态的物理物体相互产生影响，这对于量子计算系统是非常重要的。最后是量子隧穿，是指粒子可以直接像穿梭隧道一样穿过能量阻隔。不管现在还是将来，这三个量子效应对于打造量子计算机都是非常重要的。那如何打造量子计算机呢？我们已经提出了一些方法。

　　首先第一种方法是Gate Model，。我们的数字计算机有很多的逻辑门，可以把这些量子效应放在其中，比如说IBM是第一个将自己的量子计算系统上传到云端的公司，随后谷歌也做出了非常大的努力，虽然他们还没有实现自己的目标，但是他们总是会实现的。但是Gate Model需要进行大量地纠错，对于一般的逻辑立方体，可能需要几千甚至几万个立方体来打造真正的计算机。刚才已经提到了未来量子计算机的前景，我们也希望可以拓展我们的量子计算机，甚至可以拓展到几百万个立方体，这样就可以做非常有用的计算了。

　　另外一个方法是微软使用的方法，这是一个非常有趣的方法，因为它可以不进行任何纠错。理论上来说，它可以用更少量子比特来处理问题。现在正在使用一种外来准粒子叫马约拉纳粒子（Majorana particle）来打造超强的计算能力，现在微软还没有制造出足够多这样的量子比特。所以说我们还需要花费许多的努力，可能在接下来的几年，这样的量子计算机会成为非常强大的一种技术。

　　2004年D―Wave选择了另外一种方法叫量子融合，它可以找到一种低能耗的配置，同时使用量子隧穿的方法。这种方法可以防错，并且可以用来解决很多商业问题。现在我们的产品还不是一种普适性的量子计算机，但是量子融合的方式可以量子计算机更加地普适，更具有商业化的价值。

　　下面我们简单地说一下我们的量子计算。我们可以把它比喻为3D图解，我们想要解决的问题是，如何在3D场景里面找到最低的一个点或者是一个问题的最佳解决方案。D―Wave量子计算可以使用一个公式来找到解决方案。一般来说，利用传统的一些算法找到这个最小的值是非常困难的，因为这需要在整个3D的场景里面走一遍才能找到，但是如果使用我们的量子计算，就可以非常迅速的找到最终答案。

　　我们的D―Wave的量子计算机有一个冷却器。整个量子计算机运算的温度非常的低，几乎已经达到了绝对0度，甚至比外太空还要冷，而且它必须是真空的，同时需要附加一个电磁隔离。可能未来200年或者更长的时间之后，人才可以在量子计算机周围走动。量子芯片上面采用超导体构建，它们构成了超导芯片。我们使用的是自己专利的技术打造芯片，这是世界上最先进的量子处理器。它可以达到2000乃至4000个量子比特的等级。

　　我们的量子比特基本上是一圈一圈的立方体。可以使用量子计算机解决很多困难的问题。除此之外超导体芯片本身的能耗也比较低，这样的芯片在未来可以很大程度上减少能源的消耗，它的运算能力更强，而且发热量也会越来越低。我们的量子优势或者说量子霸权存在哪些问题呢？我不是很喜欢霸权这样的词。实际上我们现在比较接近量子优势了。

　　有一些人比较怀疑D―Wave公司，他们希望看看传统的算法是不是可以比D―Wave的量子计算机更快的解决问题。但其实D―Wave的量子计算机是世界上最先进的量子计算机。他们最后会发现，我们的量子计算机的运算速度要比传统算法快2000倍。

　　D―Wave有可能是第一个展示出量子优势的公司。我们希望给客户提供真正的服务。我们的最新产品将会在未来的几个月内正式发布，我们也将在真实产品的应用中展示我们的量子优势。量子计算机的应用涉及各行各业，其中也包括机器学习、材料科学、网络安全、错误探测。



　　再举个简单地例子，我们和大众进行合作，希望可以减轻北京的交通压力。我们使用了量子算法来计算在北京的418辆出租车的交通流向，只用了22秒，并且找到了最好的方法来缓解北京的出租车的交通阻塞问题。

　　那么我们在量子计算机方面已经发展到什么阶段了呢？



　　图片上显示的横轴是时间，纵轴是计算性能，我们发表了很多论文证明我们已经超过了图中绿线的水平，接下来几个月发布的新的产品，将会在性能方面有所提升，我们也正在不断地提升自己的系统，并且和消费者进行合作，向其提供更多的服务和产品。



　　随着整个量子运算的能力越来越高，在未来量子计算使用起来也会更加方便。上图是我们自2004年以后所取得的一些进步，可以看到Gate Model（红色的线）的增长率比较低，D-Wave一开始也是一个Gate Model量子计算机的方式，后来我们决定放弃这种方式，开始使用量子退火的方式，可以看到增长的速度非常快。我们在这个领域已经超过20年，也一直在见证当前量子计算的发展。

　　现在有很多量子计算机供应商，不过我们相信D-Wave已经处于量子计算的前沿阵地。量子计算在未来将会是一个必要的计算工具，它可能不会替代传统的计算资源，但它会成为我们传统计算的辅助工具。

　　D-Wave也是目前唯一可以提供商用的量子计算机的公司，如果大家想要把量子计算机放到自己的数据库，那么我们可以给大家提供这样的服务，而且，我们现在有很好的理论，但实际上使用这些理论是非常困难的，想要大规模应用量子计算来解决困难的问题还需要几年的时间，我们也正在不断的进步，相信我们的技术是促进量子计算机商用化的最佳捷径。

　　相信量子计算将是一个非常令人兴奋的领域！