量子核算的张狂赛道上亚马逊微软谷歌IBM怎么应战

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文｜锌刻度，作者｜麦柯，修改｜潘娟

近来，在AWS re：Invent全球大会上，亚马逊官宣AWS三箭齐发量子核算组合拳：Braket、AWS量子核算中心和量子处理方案试验室。

跟着亚马逊的强势入局，加上此前宣扬量子霸权的谷歌、起步最早的IBM、暗自发力的微软，这场关于量子核算的伟人战役正式打响。

看似入局新人，实则有备而来

从最近的状况看，亚马逊的切入点仍是比较务实的。由于量子核算仍是处于初级阶段。因而，企业级运用没有构成，而亚马逊期望凭借Braket帮企业客户开端学习和试验量子核算，经过比较不同量子技能的开发、仿真和测验环境，评价合适本身展开的演化途径。

一向以来，AWS供给着从磁盘存储到卫星操控天线等 160多种服务，这次亚马逊挑选了非自建而是将量子核算机拜访放入其云服务的规模，让客户经过AWS就能够拜访协作伙伴的量子核算体系。

Braket，称号来自量子力学的狄拉克符号——“bra-ket”，用来描绘量子力学状况。它让客户能够自行构建量子算法和根本运用程序，然后在AWS上进行模仿测验。

现在，亚马逊的协作伙伴展现了三种不同的量子处理器办法，它们是根据量子比特（qubit）设备构建的，量子比特将数据编码成量子力学效应。其间，旧金山湾区的Rigetti 运用了与 IBM 和谷歌相同的超导芯片；加拿大的D-Wave运用相似办法来使处理器进行量子退火（quantum annealing）；马里兰大学的衍生企业 IonQ 运用激光操控的离子阱（Ion trap）设备。亚马逊表明，该服务估计2020年向全部企业客户推出。

亚马逊进军量子核算，敏捷得到了协作伙伴的活跃反应。波音公司表明，正在从事与根底资料、体系优化、安全通讯等方面切入量子核算研讨，期望凭借颠覆性的量子核算、传感和网络技能，处理航空航天职业遇到的应战，提高产品和服务。因而，在展开的过程中，特别等待与AWS协作。

应该说，从一开端，亚马逊就在树立产学研一条龙服务。

而把“AWS量子核算中心”试验室建在加州理工周围，亚马逊的初衷也是期望聚集人才，促进科学和工业的立异。

尤其是在传统核算机无法企及的范畴，量子核算很或许在储能、化工、资料、药物、工艺优化和机器学习等范畴发挥效果。

一边是高校，一边是企业，亚马逊的桥梁枢纽效果定位清晰，而且着力打造量子处理方案试验室，将方案把研讨会与脑筋风暴相结合，协助客户从事务应战倒推，逐渐地、有效地运用量子核算机，从而开端开发自己的量子核算战略，树立内部的专业相关常识，终究布置量子运用。

现在，协作伙伴网络（APN）成员包含：1Qbit、Rahko、Rigetti、QCWare、QSimulate、Xanadu和Zapata。

作为入局的新人，亚马逊量子核算的“三驾马车”布局算是合理，明显经过了深思熟虑。

这时回头看看其他三强的体现，咱们或许能够一窥量子范畴的现状。AWS副总裁比尔瓦斯表明，亚马逊展开量子核算研讨大约四年时刻，而其他三强（微软、IBM、谷歌）都在八年以上。微软则声明自家的技能将更具实用性。

在云核算范畴，微软快了一步

大约是2016年开端，IBM就现已供给了拜访其量子硬件的网络途径，谷歌也宣告不久后将敞开相似服务。上述两强在原型量子处理器方面的研讨处于前沿位置，并与群众汽车、摩根大通等签订了协作协议，一起展开量子核算在电动汽车电池开发和金融商场建模方面的研讨。

在云核算范畴，亚马逊和微软两家占有主导位置。两家公司上一年一共占有了云商场的60%。其间，亚马逊的比例遥遥领先于微软（据Canalys 2018年的数据，31.7% vs 16.8%）。不过，近期微软刚刚从美国国防部手里抢到了100亿美元云核算大单，这令亚马逊十分动火。

而就在上个月的Ignite 2019上，微软发布了Azure Quantum量子服务，这中心还包含量子处理方案，量子软件和量子硬件。Azure Quantum是一个完好的敞开式云生态体系，它将使量子核算安排获益。

微软推出量子核算云服务Azure Quantum

微软正在与1QBit、霍尼韦尔、IonQ和QCI协作，供给各种量子处理方案、软件和硬件。其实早在2017年，微软初次发布了量子开发套件（Quantum Development Kit）的首个揭露预览版，还发布了Q＃编程言语、量子核算模仿器和其他资源。

在Build 2018上，微软宣告敞开其Q＃编译器和量子开发工具包中的量子模仿器的源代码的方案。

本年年头，微软宣告推出微软量子网络（Microsoft Quantum Network），这是一个由个人和安排一起致力于推进量子核算的全球社区。

微软量子网络成员将与微软协作，以学习、研讨和发动量子核算运用程序和硬件，并能够拜访量子开发套件，成员还享有拜访量子开发工具包、重要研讨和专家、独家拜访Azure服务以及参与量子编程和算法开发研讨会的权力。

与谷歌的“量子霸权”不同，微软花数年研讨名为“拓扑量子位”（topological qubit）的技能，期望为量子核算机夯实根底。微软量子核算软件部分总经理克里斯塔·斯沃尔表明，在花了五年时刻搞清楚拓扑量子比特所需的杂乱硬件后，微软近乎预备好将它们投入到正常的运用中。

成果，微软在量子核算的抢跑，影响了亚马逊，后者马上表态迎战。正由于亚马逊和微软都没有自己的量子硬件，反而确认了他们独立第三方的灵敏运转形式。不过，从久远视点说，亚马逊仍是会推出自己的量子处理器。

谷歌与IBM神仙打架

说起谷歌，其凭在《Nature》“量子霸权”雄文，量子核算200秒=地球最强超算1万年，震动了国际。连总统女儿伊万卡都在推特上点赞。对此，谷歌CEO 桑达尔·皮查伊在承受《MIT科技谈论》时激动地说，量子霸权就像飞机被创造，火箭上太空，足以载入史册。

皮查伊回忆道：2006年，谷歌科学家Hartmut Neven开端研讨用量子核算为机器学习加快，并催生了谷歌AI量子团队。

CES上，IBM把整个量子核算体系集成到一个玻璃盒中，作为能独立作业的归纳设备展出

2014年，美国物理学会院士约翰马迪尼斯参加了谷歌，担任谷歌量子硬件首席科学家，领导构建量子核算机的作业。

2016年，量子核算理论首席科学家Sergio Boixo在Nature Communications上宣告了相关论文，终究聚焦了量子霸权的核算使命上来。

量子核算理论首席科学家Sergio Boixo

2018年10月，由于加州大火，谷歌圣克拉拉试验室被逼封闭，一众被度假的科学家，反而在量子霸权上完成了思想跃迁。

另据《金融时报》报导，谷歌上一年跟NASA立下flag：本年完成量子霸权，让53位的量子核算机的算力秒杀传统核算机。两边合效果的量子芯片叫Bristlecone，有72个量子比特。Bristlecone有必要把超导电路维持在绝对零度邻近，所以无法搬离谷歌的试验室，NASA研讨人员只能经过谷歌云API长途衔接芯片。

依照约好，两边2019年头在NASA最强的超级核算机Pleiades上对运转仿真所需的软件进行编码，并在本年7月，比较量子电路仿真和谷歌量子核算机硬件的成果。

尽管，谷歌和NASA一向持乐观态度，但业界并不看好。阿里巴巴数据根底设施和查找技能部分以为要完成量子霸权或许需求过错率更低的量子芯片。

南加州大学量子信息科学与技能中心主任丹尼尔里达在承受《MIT科技谈论》时称，量子霸权好像还需求其他方法按捺过错。

尽管同行议论纷繁，可是假如谈论经过，就能够一人得道，鸡犬升天。此前，NASA官网曾爆料草稿乌龙事情，但最终论文登上《Nature》，好像宣告了量子核算的新时代。

所以袖手旁观的IBM坐不住了，直接发文怒怼谷歌“误导群众”。蓝色伟人以为，谷歌的量子霸权说法是有缺点的。由于其在并没有充沛的使用超级核算机的悉数才能的状况下进行竞赛的。

IBM以为，谷歌调整了baseline，并触及证明一组数字是否随机散布。论文中所谓量子核算机的处理器Sycamore（梧桐）只需200秒就处理了超算需求1万年的问题（相当于18亿倍）。

而实际上，安装在橡树岭国家试验室的最先进的200-petaflop IBM超级核算机能够在两天半处理战役，尽管没有谷歌快，但距离没有一万年那么久。所以，IBM以为谷歌的量子霸权纯粹是在忽悠。

对此，谷歌表明不予置评。

必争的赛道也是豪赌的未来

200秒与2.5天，相差1080倍。这成功引起了业界甚至大众关于量子霸权的爱好。

但在媒体吹爆谷歌里程碑含义的一起，也有必要看到，从上一年特朗普签署了《国家量子建议法案》，在建立科技方针办公室（OSTP）的一起，也宣告将在未来五年拨款12亿美元支撑量子核算的研制。

呼应国家召唤，谷歌、IBM、微软、亚马逊等科技巨子纷繁参加战局。最近研讨显现，风投现已向探究量子核算的草创企业出资了超越4.5亿美元。

当量子核算成为美国的国家战略，那么未来的全球竞赛将会是业界新的主线。据《南华早报》报导，人类大脑已知的这个最细小的范畴对国家安全、商务、医学、兵器以及与核算机和网络相关的简直全部事物都有严重影响。

这是由于量子核算在速度和功率方面有望比现有最大超级核算机还要高出多个数量级。因而，美国、欧盟和我国都在剧烈抢夺这个高科技“必杀技”。

可是，美国政府并不愿意把这全部交给为所欲为的企业去做。至少，联邦政府正在施行两项方案，精简和协调量子核算及其他与量子相关的私家与公立研讨项目。这些方案旨在拟定国家战略，保证美国保护技能范畴的霸主位置。

我国也在量子范畴不断寻求打破。依照我国的“十三五”规划大纲的要求，量子核算机已被列入科学技能立异2030严重项目。其间，我国在国家级量子试验室上投入了4亿美元，近年来取得的量子技能专利简直是美国的两倍。

有必要得说，量子核算正在成为兵家必争之地。可是，比起传统的图灵机、冯诺伊曼架构以及经典核算，量子力学中的量子羁绊从前让爱因斯坦宣布“鬼怪般的超距效果”的慨叹。

而当加快旋转的量子比特登堂入室，成为庞然大物——量子核算机，人类也见证了量子核算快到极致、加密破译的张狂。

或许量子霸权的含义大于内容，在处理容错、纠错等噪声难题负重致远，可是它让业界进入了一片新天地。

澳大利亚悉尼新南威尔士大学的量子物理学家米歇尔西蒙斯说，“看起来谷歌给了咱们首个量子加快在实在国际中是可行的试验证明，”或许这会招引更多的核算机科学家和工程师到量子核算范畴来，从而使该范畴获益。