IBM研制出50量子位计算机原型机

在量子计算机领域里，谷歌一直被视为“领头羊”。此前，谷歌已制造出9量子比特的机器，并计划今年增加至49量子比特，实现“量子霸权”（quantum supremacy）。但现在，IBM率先完成了这项成就。

当地时间11月10日，在美国电气和电子工程师协会（IEEE）的工业峰会上，IBM对外宣布，公司已经成功研发20位量子比特的量子计算机，可在年底向付费客户开放。更值得一提的是，IBM还成功开发出了一台50位量子比特的原型机，可为今后IBM Q系统奠定基础。

IBM在官方博客中写道，基于20量子比特量子计算机的相干时间（Coherence time，相干时间，就是信道保持恒定的最大时间差范围）翻倍，由之前的50微秒到达现在平均相干时间90微秒。而且这台量子计算计的设计具有可扩展性：基于50个量子比特的量子计算机也有相似的表现。

IBM20和50量子比特阵列

拥有50量子比特的计算机，在计算机科学史上绝对可以成为一个重要里程碑。该领域的研究人员将这一里程碑称为是“量子霸权”，它可以实施常见超级计算机所不能完成的任务。

IBM人工智能和IBM Q研究副总裁达里・奥吉尔（Dario Gil）表示，量子位数量增加只是一个方面。你处理的量子位越多，量子位之间的交互就会越复杂，因为量子具有相互纠缠的属性。如果你有更多的量子位，但它们相互联系时有很高的错误率，那么它们不见得比错误率较低的5量子位机器来得强大。

另一个要关注的问题是，在处理量子状态时，它们在一种名为相干性（coherence）的过程中往往存在一段很短的时间。这意味着，量子位回到0和1经典的计算状态之前，研究员只有一个短暂的时间窗口。在上个世纪90年代末期，研究人员只有短短几纳秒的时间可以关注相干性。即使在去年，IBM也只能为5量子位机器获得47微秒和50微秒的相干性时间。这次IBM公布的相干时间在90微秒左右，是一次巨大的飞跃。

除了量子计算机外，IBM在软件上也有建树。其开发的QISKit，是量子信息软件处理工具包，可用于帮助研究社区最大限度利用量子计算系统的核心。IBM称，这是包括基于Python语言的建立、操控、显示和研究量子比特的工具，表征量子比特的工具，批量处理任务工具和一个可将所需实验编译到真实硬件的编译工具。

自去年IBM推出5量子位的先进计算机以来，IBM在量子计算机领域一路高歌猛进。今年3月份，IBM就曾对外宣布，今年要推出全球第一个商业化量子计算云服务：IBM Q。这也是全球第一个收费的量子计算云服务系统。

量子计算机和传统计算机之间的区别

相比传统计算机，量子计算机的最大区别在于：传统计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题，而量子计算机却可以同时解决多个问题。传统计算机使用的运算规则是二进制，用0和1记录信息状态。但量子计算机由量子状态来描述信息，根据量子的特性它可以同时表示多种状态，并同时进行叠加运算，因而拥有更快速的运算方式。

由于量子计算机处理能力比当前传统超级计算机高几个数量级。因此，许多人认为，量子计算机将完成以前被认为是不可能完成的任务，例如模拟化学催化剂、建立超级复杂系统的模型、破解加密密码等。但迄今为止，这些公司开发的量子计算机处理能力不够强大或不够精确，在运行大多数任务时不足以超过传统计算机。