量子计算快要实现了，看看它长什么样

各公司——乃至各国——都在争夺这个新兴技术领域的龙头地位，因为它处理数据的速度之快，可能前所未见。

在1982年，诺贝尔奖（Nobel Prize）得主、物理学家理查德·费曼设想出一种依靠微观粒子运行的超强功能计算机。他称其为“量子”计算机，表明其设想来源于亚原子自然界的量子力学原理。

如今，高科技行业里的一些最大的公司，比如IBM、谷歌（Google）、英特尔（Intel）、微软（Microsoft）和中国的阿里巴巴，都抓住了这个理念不放。它们和位于加利福尼亚州的Rigetti公司等新创企业一起，争相制造这种最先进的计算机，因为这种机器处理数据的速度前所未有，从而可能给包括能源、健康和金融在内的各行各业带来一场革命。

摩根大通（JPMorgan Chase）和戴姆勒（Daimler）已经开始测试这项技术，希望它最终能够帮助两家公司超过竞争对手。

各国政府也明白这其中的地缘政治意义。中国正斥资100亿美元建设一个国家级量子计算实验室，此举引起了西方的关注，担心自己会落后于人。

就在美国政府的最近一次关门之前不久，美国国会的两党议员搁置分歧，一致同意拨出10多亿美元的专款，“用于制定举国一致的量子发展战略”。没有任何东西比恐惧更能促进合作了。

“这让人感觉像是回到了我当年的太空竞争时代。”英特尔公司量子硬件开发部的主任吉姆·克拉克如是说。

研究量子计算最常见的方法是使用超导电子回路，它依赖的是半导体行业的基础。普通计算机把信息转变为在硅片上写出的比特，非1即0，而量子计算机使用的是量子比特，又称为“量子位”（qubit）。奇特的是，这些粒子同时呈现多态性。若要让它们处于变化流动之中，必须将其隔离并且加以冷却。置于非常、非常低的低温之中。

“你们看到的是世界上最昂贵的冰箱。”IBM公司量子战略部的负责人鲍勃·苏托尔指着该公司在今年1月推出的一台20量子位的量子计算机说。

Rigetti公司是由一位原先在IBM制造量子计算机的物理学家创办的，它规模虽小，却认为自己有能力和大公司一争高下。该公司向研究人员出售量子计算云服务，这些研究者都在争先恐后地想在量子计算机完胜传统计算机的时候，成为第一个占领“量子高地”的人。科学家们希望在今后几年内看到量子计算机的优越性有所体现，尽管他们预期，该项技术若能承担任何实质性任务，则还要再等上10年。

“人们总在问我们，能不能造出可用的量子计算机，而且可以批量生产。” Rigetti公司的副总裁贝齐·马谢洛说。“如今在市场上，我们斩钉截铁地回答说，能。我们造得出来，它们管用，而且我们可以达到批量生产的水平。”

事实摆在面前了；竞争正在展开。

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图片来源：Justin Fantl—Courtesy of Rigetti Computing

量子计算机长什么样？

1

大脑

你听说过CPU（中央处理器），现在来见识一下QPU，即量子处理器吧。由新创企业Rigetti公司研发的这款计算机的特点是内置镀金的铜质圆盘，上面内嵌的芯片就是这台机器的大脑，其他东西多半是用来保持芯片冷却和稳定的。

2

心脏

在外表像金枪鱼罐头的几台热交换器内部，是所谓的“搅拌舱”，不同形式的液氦——氦-3和氦-4——在里面互相激荡，通过分解和汽化产生热。

3

骨架

这些镀金圆盘把量子计算机像结婚蛋糕一样分隔成为数层。在分隔的冷却层里，温度被降到几近绝对零度。在最低一层，温度又被骤降到0.01K——即达到外层空间温度的几百分之一。

4

神经系统

用来传递光量子的同轴缆线所形成的线圈不仅仅是一种装饰。它们的作用是释放机器内部超级冷却所产生的压力。没有这些线圈，缆线就会断裂。

5

外壳

在量子计算机可以运行后，要用五层外壳（如图片顶部所示白色外壳）将其罩住。这些俄罗斯套娃似的外罩的作用是隔热，让机器内部的一切均处于超级冷却和真空状态。

译者：王恩冕

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