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Vern Brownell:我們的技術是促進量子電腦商用化的最佳捷徑

作為全球資料中心基礎設施的領導者, Vern Brownell 開創了個人區域網(PAN), 將計算、儲存和網路資源虛擬化並互連的解決方案。 1月29日下午, Vern Brownell在 EmTech China 峰會上帶來了量子計算的前沿技術以及商業化現狀的分享。 以下是全文整理:

我來自D-Wave公司, 我們已經建立了量子電腦, 來為客戶提供產品。 我們現在面臨的問題是關於計算的, 特別是在機器學習領域、優化及指標的選擇方面。 我們的目標是生產具有超級運算能力的電腦。 目前的系統非常可靠而且也能夠充當一部分資料中心的功能, 但是一般來說是很難去充當客戶的資料中心的, 但是量子計算機具有這樣的能力。

我們的專案還包括和演算法、軟體相關的實驗。 我們的商業模型是出售量子電腦等產品, 同時出售一些在網站上可以使用的服務, 比如說計算能力和分析能力。 基本上來說, 量子電腦是一種利用量子物理效應的電腦。

1982年的時候我們提出量子電腦的預想, 希望可以充分使用這種效應。 我們會使用一些原理, 首先是量子疊加, 多個粒子進行疊加, 而這些微小粒子, 是量子電腦的基本組成部分, 也是非常重要的組成部分。

其次是量子糾纏, 指的是兩個量子態的物理物體相互產生影響,

這對於量子計算系統是非常重要的。 最後是量子隧穿, 是指粒子可以直接像穿梭隧道一樣穿過能量阻隔。 不管現在還是將來, 這三個量子效應對於打造量子電腦都是非常重要的。 那如何打造量子電腦呢?我們已經提出了一些方法。

首先第一種方法是Gate Model, 。 我們的數位電腦有很多的邏輯門, 可以把這些量子效應放在其中, 比如說IBM是第一個將自己的量子計算系統上傳到雲端的公司, 隨後穀歌也做出了非常大的努力, 雖然他們還沒有實現自己的目標, 但是他們總是會實現的。 但是Gate Model需要進行大量地糾錯, 對於一般的邏輯立方體, 可能需要幾千甚至幾萬個立方體來打造真正的電腦。

剛才已經提到了未來量子電腦的前景, 我們也希望可以拓展我們的量子電腦, 甚至可以拓展到幾百萬個立方體, 這樣就可以做非常有用的計算了。

另外一個方法是微軟使用的方法, 這是一個非常有趣的方法, 因為它可以不進行任何糾錯。 理論上來說, 它可以用更少量子比特來處理問題。 現在正在使用一種外來准粒子叫馬約拉納粒子(Majorana particle)來打造超強的計算能力, 現在微軟還沒有製造出足夠多這樣的量子比特。 所以說我們還需要花費許多的努力, 可能在接下來的幾年, 這樣的量子電腦會成為非常強大的一種技術。

2004年D—Wave選擇了另外一種方法叫量子融合, 它可以找到一種低能耗的配置, 同時使用量子隧穿的方法。 這種方法可以防錯, 並且可以用來解決很多商業問題。 現在我們的產品還不是一種普適性的量子電腦, 但是量子融合的方式可以量子電腦更加地普適, 更具有商業化的價值。

下面我們簡單地說一下我們的量子計算。 我們可以把它比喻為3D圖解, 我們想要解決的問題是, 如何在3D場景裡面找到最低的一個點或者是一個問題的最佳解決方案。D—Wave量子計算可以使用一個公式來找到解決方案。一般來說,利用傳統的一些演算法找到這個最小的值是非常困難的,因為這需要在整個3D的場景裡面走一遍才能找到,但是如果使用我們的量子計算,就可以非常迅速的找到最終答案。

我們的D—Wave的量子電腦有一個冷卻器。整個量子電腦運算的溫度非常的低,幾乎已經達到了絕對0度,甚至比外太空還要冷,而且它必須是真空的,同時需要附加一個電磁隔離。可能未來200年或者更長的時間之後,人才可以在量子電腦周圍走動。量子晶片上面採用超導體構建,它們構成了超導晶片。我們使用的是自己專利的技術打造晶片,這是世界上最先進的量子處理器。它可以達到2000乃至4000個量子比特的等級。

我們的量子比特基本上是一圈一圈的立方體。可以使用量子電腦解決很多困難的問題。除此之外超導體晶片本身的能耗也比較低,這樣的晶片在未來可以很大程度上減少能源的消耗,它的運算能力更強,而且發熱量也會越來越低。我們的量子優勢或者說量子霸權存在哪些問題呢?我不是很喜歡霸權這樣的詞。實際上我們現在比較接近量子優勢了。

有一些人比較懷疑D—Wave公司,他們希望看看傳統的演算法是不是可以比D—Wave的量子電腦更快的解決問題。但其實D—Wave的量子電腦是世界上最先進的量子電腦。他們最後會發現,我們的量子電腦的運算速度要比傳統演算法快2000倍。

D—Wave有可能是第一個展示出量子優勢的公司。我們希望給客戶提供真正的服務。我們的最新產品將會在未來的幾個月內正式發佈,我們也將在真實產品的應用中展示我們的量子優勢。量子電腦的應用涉及各行各業,其中也包括機器學習、材料科學、網路安全、錯誤探測。

再舉個簡單地例子,我們和大眾進行合作,希望可以減輕北京的交通壓力。我們使用了量子演算法來計算在北京的418輛計程車的交通流向,只用了22秒,並且找到了最好的方法來緩解北京的計程車的交通阻塞問題。

那麼我們在量子電腦方面已經發展到什麼階段了呢?

圖片上顯示的橫軸是時間,縱軸是計算性能,我們發表了很多論文證明我們已經超過了圖中綠線的水準,接下來幾個月發佈的新的產品,將會在性能方面有所提升,我們也正在不斷地提升自己的系統,並且和消費者進行合作,向其提供更多的服務和產品。

隨著整個量子運算的能力越來越高,在未來量子計算使用起來也會更加方便。上圖是我們自2004年以後所取得的一些進步,可以看到Gate Model(紅色的線)的增長率比較低,D-Wave一開始也是一個Gate Model量子電腦的方式,後來我們決定放棄這種方式,開始使用量子退火的方式,可以看到增長的速度非常快。我們在這個領域已經超過20年,也一直在見證當前量子計算的發展。

現在有很多量子電腦供應商,不過我們相信D-Wave已經處於量子計算的前沿陣地。量子計算在未來將會是一個必要的計算工具,它可能不會替代傳統的計算資源,但它會成為我們傳統計算的輔助工具。

D-Wave也是目前唯一可以提供商用的量子電腦的公司,如果大家想要把量子電腦放到自己的資料庫,那麼我們可以給大家提供這樣的服務,而且,我們現在有很好的理論,但實際上使用這些理論是非常困難的,想要大規模應用量子計算來解決困難的問題還需要幾年的時間,我們也正在不斷的進步,相信我們的技術是促進量子電腦商用化的最佳捷徑。

相信量子計算將是一個非常令人興奮的領域!

如何在3D場景裡面找到最低的一個點或者是一個問題的最佳解決方案。D—Wave量子計算可以使用一個公式來找到解決方案。一般來說,利用傳統的一些演算法找到這個最小的值是非常困難的,因為這需要在整個3D的場景裡面走一遍才能找到,但是如果使用我們的量子計算,就可以非常迅速的找到最終答案。

我們的D—Wave的量子電腦有一個冷卻器。整個量子電腦運算的溫度非常的低,幾乎已經達到了絕對0度,甚至比外太空還要冷,而且它必須是真空的,同時需要附加一個電磁隔離。可能未來200年或者更長的時間之後,人才可以在量子電腦周圍走動。量子晶片上面採用超導體構建,它們構成了超導晶片。我們使用的是自己專利的技術打造晶片,這是世界上最先進的量子處理器。它可以達到2000乃至4000個量子比特的等級。

我們的量子比特基本上是一圈一圈的立方體。可以使用量子電腦解決很多困難的問題。除此之外超導體晶片本身的能耗也比較低,這樣的晶片在未來可以很大程度上減少能源的消耗,它的運算能力更強,而且發熱量也會越來越低。我們的量子優勢或者說量子霸權存在哪些問題呢?我不是很喜歡霸權這樣的詞。實際上我們現在比較接近量子優勢了。

有一些人比較懷疑D—Wave公司,他們希望看看傳統的演算法是不是可以比D—Wave的量子電腦更快的解決問題。但其實D—Wave的量子電腦是世界上最先進的量子電腦。他們最後會發現,我們的量子電腦的運算速度要比傳統演算法快2000倍。

D—Wave有可能是第一個展示出量子優勢的公司。我們希望給客戶提供真正的服務。我們的最新產品將會在未來的幾個月內正式發佈,我們也將在真實產品的應用中展示我們的量子優勢。量子電腦的應用涉及各行各業,其中也包括機器學習、材料科學、網路安全、錯誤探測。

再舉個簡單地例子,我們和大眾進行合作,希望可以減輕北京的交通壓力。我們使用了量子演算法來計算在北京的418輛計程車的交通流向,只用了22秒,並且找到了最好的方法來緩解北京的計程車的交通阻塞問題。

那麼我們在量子電腦方面已經發展到什麼階段了呢?

圖片上顯示的橫軸是時間,縱軸是計算性能,我們發表了很多論文證明我們已經超過了圖中綠線的水準,接下來幾個月發佈的新的產品,將會在性能方面有所提升,我們也正在不斷地提升自己的系統,並且和消費者進行合作,向其提供更多的服務和產品。

隨著整個量子運算的能力越來越高,在未來量子計算使用起來也會更加方便。上圖是我們自2004年以後所取得的一些進步,可以看到Gate Model(紅色的線)的增長率比較低,D-Wave一開始也是一個Gate Model量子電腦的方式,後來我們決定放棄這種方式,開始使用量子退火的方式,可以看到增長的速度非常快。我們在這個領域已經超過20年,也一直在見證當前量子計算的發展。

現在有很多量子電腦供應商,不過我們相信D-Wave已經處於量子計算的前沿陣地。量子計算在未來將會是一個必要的計算工具,它可能不會替代傳統的計算資源,但它會成為我們傳統計算的輔助工具。

D-Wave也是目前唯一可以提供商用的量子電腦的公司,如果大家想要把量子電腦放到自己的資料庫,那麼我們可以給大家提供這樣的服務,而且,我們現在有很好的理論,但實際上使用這些理論是非常困難的,想要大規模應用量子計算來解決困難的問題還需要幾年的時間,我們也正在不斷的進步,相信我們的技術是促進量子電腦商用化的最佳捷徑。

相信量子計算將是一個非常令人興奮的領域!

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