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英特爾CTO稱：量子計算尚在馬拉松起跑階段

比“超級計算機”還快的是什麽？

在諸多新技術里，量子計算顯然是一個有力的競爭者。

“我們的投入僅僅是一個開始，未來還需要上億美元的投入。”英特爾公司高級副總裁、首席技術官兼英特爾研究院院長MichaelMayberry30日在接受第一財經記者采訪時表示，目前量子計算仍處於馬拉松跑步的第一英里，真正實現商業化使用還需要十年時間。

但這並不影響全球的科技巨頭對量子計算做巨大的投入，作為下一次技術革命的核心，量子計算的能力被認為遠遠超過超級計算機。

美國加州理工學院物理學家約翰·普瑞斯基爾則指出，目前超級計算機系統能完成5到20個量子比特的量子計算機所做的事情，但達到超過49個量子比特後，量子計算機的能力就顯現出來。簡單來說，傳統計算幾十年才能解決的數據問題，量子計算可能只需要1秒就可以搞定。

在今年的美國CES展上，英特爾CEO科再奇正式對外展示了量子計算的進展，宣布了向合作夥伴交付首個49量子位量子計算測試芯片，這距離該公司去年10月交付17量子位超導測試芯片僅過去約3個月。

“目前英特爾仍然對該產品做特性方面的測試，希望提升第二版本的性能，而在下半年會看到這方面的最新進展。”MichaelMayberry對記者表示，英特爾對該技術的研發並不癡迷於“數量的糾錯”，而是對量子位的糾錯非常看重，在上面能做什麽樣的操作以及操作的穩定性，比如藥物開發、金融建模和天氣預報等。

突破傳統計算“禁區”

當你測量一個微小的電子時，就會影響到遠處另一個電子的狀態，愛因斯坦把量子的糾纏和疊加稱作“鬼魅般的超距作用”。即使對世界上最聰明的人來說，量子力學看起來也像魔法一樣。

量子計算可以帶來極高的計算速度、非常靈敏的探測器，並且能創建牢不可破的加密功能來保護重要的數字信息。MichaelMayberry對記者表示，量子計算是一種令人興奮的全新計算模式，它不同於當前數據中心、雲環境、PC和其他設備中的數字計算。數字計算需要把數據編碼為二進制數字（比特位），每個比特位處於兩個確定狀態中的一個（0或1）。然而，量子計算使用量子位，後者可以同時處於多個狀態。因此，量子位上的操作可以實現並行的大量計算。

從本質上說，量子計算就是並行計算的終極目標，有攻克傳統計算機無解難題的巨大潛力。例如，量子計算機可以模擬自然環境來推進化學、材料科學和分子建模等領域的科研工作。

“量子計算機的強大功能可以真正應對我們想要理解的分子或材料的複雜性。”MichaelMayberry對記者說。

為了釋放量子計算的潛力，英特爾在2015年啟動了一個合作研究項目，其目標是開發商業上可行的量子計算系統。

雖然已經取得了巨大的進展，但是量子計算研究仍然處於萌芽階段。例如，現在還不清楚量子處理器（或量子位）會采用哪種形式。這就是為何英特爾要押註幾個方向，並對它們同等投資。

其中的一種可能的形式是超導量子位，英特爾在開發這類測試芯片中取得快速進展，行業和學術界的其他廠商和機構也在追求這種方案。基於自身的矽晶體管制造專長，英特爾還在研究另一種替代結構。這種替代架構被稱作“自旋量子位”，其在矽片上運行，可以克服一些量子計算從研究到實用的障礙。

“我們作為從事技術研究方面的人員來說，一個非常重要的職責就是對技術的未來發展方向做判斷和展望，所以在英特爾作為一家公司決定大舉投入前沿技術之前，我們從研究者角度來說已經找到了一些我們認為值得投資的方向，比如說人工智能、無人駕駛，當然我們作為研究人員有的時候可能在方向性的預判上發生一些偏差，但是我認為即便可能會有這種判斷上的失誤，但這種風險還是非常值得去冒的。尤其當我們所做的技術前沿判斷和整個公司發展方向相吻合，得到公司全局支持的時候還是感到非常欣慰。”MichaelMayberry對記者表示。

他表示，從研究角度來說，研發人員會對於可能要考慮的項目做一個評判，基本上四個潛在項目里最後會選一個來做，是四分之一的比例。如果這四分之一的比例被驗證是有價值的，後續的開發公司會跟上。

商業化落地需要十年

從美國到歐洲、從頂尖科研機構到科技企業巨頭，圍繞量子技術的攻關已全面展開，量子革命引發的新一輪科技競賽如火如荼。

比如，Google在2017年4月份宣布推出49量子位處理器。Google首席科學家JohnMartinis曾公開表示：為率先登頂“量子霸權”，他所帶領的團隊正在利用49量子比特模擬系統攻克經典計算機無法解出的難題。

而半年後，美國IBM公司卻搶先一步宣布成功研制20量子位的處理器，推出50量子比特的所謂“量子計算原型機”，有望在2021年前推出首個在金融領域的量子計算應用。這無疑是對Google的“量子霸權”算法提出挑戰。另一方面，IBM至今未公布“量子計算原型機”的詳細性能和測試結果。

隨後微軟也推出了其通用量子計算研發計劃以及全棧開發和模擬器，雖然還未公開展示硬件設備。IonQ、QuantumCircuits等企業和日本理化研究所(RIKEN)也進行著投資硬件開發，不過它們尚未宣布研發成果。

而政府方面的投資更是不斷加大。

美國在理論方面推進量子信息科技學科建設，在應用技術方面研發高性能計算系統。目前，這兩項工作都被提升到國家戰略層面，政府投資每年達到3.5億美元。

面對全球企業以及政府對於量子計算的投資熱潮，MichaelMayberry對第一財經記者表示，量子計算更像是一場馬拉松賽跑，現在仍處於第一英里的階段，不管大家的方向如何，最終的目的地是一樣的，而目前英特爾並不癡迷於糾結數量的問題，從17到49，英特爾還是看重糾錯能力。他表示，英特爾未來的投資將在數億美元的規模，而這僅僅只是一家公司的投入。

“我們的看法是量子計算真正地實現商業化的使用還需要有十年時間，所以我們還有很長的路要走，這個十年願景目前離我們還挺遠。但可以先把量子計算用來解決常規計算很難以解決的問題，這一類的問題如果部分得到解決，會給我們整個世界帶來巨大的改變。比如說我們或許可以使用量子計算開發出一種催化劑，這種催化劑能夠改變汽車使用的燃油結構或者它能夠捕捉空氣中的二氧化碳，如果能夠做到這一點將對氣候變化的大難題帶來革命性改變。”MichaelMayberry說。

他認為挑戰主要來自於四個方面。“第一個是不管Qubit做得有多好，我們都認為它還是不足以好到完美，所以我們需要有糾錯方面的工作來完成，以確保Qubit有足夠長的生命期，長到它能夠完成一些有意義的算法或者說是計算。第二個是我們需要有在本地的對Qubit的控制，而不是這個控制是通過長長的纜線遙遠地加以控制，我們需要的是在本地加以控制。第三個是指在路徑上的安排，我們怎麽能夠把這些Qubit真正地放到一個物理的Qubit系統當中，怎麽給它把路由做出來，做一個算法，有時候是直著走，有時候是要跳轉著做。第四個是在Qubit之間的連接，因為需要把Qubit能夠連接起來形成一個比較有規模的大的系統。現在我們有可能會有幾千個Qubit，但是怎麽能夠把這幾千個Qubit連接起來是一個很大的挑戰。所以我說有這四個技術挑戰。”MichaelMayberry說。

“我們的終極目標是制造一個商用量子計算機，政府以及各行各業可用它來應對大數據的挑戰。”英特爾此前在給第一財經的回複中提到，量子計算距離解決工程規模的問題可能還需要5~7年。而從商業角度看，量子計算可能需要100萬甚至更多的量子位才能有實用價值。