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专访牛津副校长沃尔斯利:英国正举全国之力开发量子计算机

2017年08月26日 18:45 来源于 财新网
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伊恩·沃尔斯利(Ian Walmsley)猜测,再过几十年,量子计算机就会问世
资料图:2015年4月26日,牛津大学校园。图/视觉中国

  【财新网】(记者 周辰 于达维 实习记者 沈欣悦 蔡童旭)真正的量子计算机什么时候才会诞生?学界对此看法不一,有人认为一两百年,有人认为需要上千年。而牛津大学副校长伊恩·沃尔斯利(Ian Walmsley)则猜测,再过几十年,量子计算机就会问世。

  近日,财新记者专访了牛津大学副校长、英国国家量子技术计划领军人物之一伊恩·沃尔斯利。对于量子计算机领域的最新研究现状及发展前景,伊恩·沃尔斯利作出了详细的介绍,同时阐述了其领导的研究团队在英国脱欧后可能面临的挑战,并对中国在量子计算机方面的研究给予肯定。

  据他透露,由牛津大学领导的全英9所大学和25个合作伙伴组织联合会正在参与英国国家量子技术计划。伊恩·沃尔斯利和他团队的研究得到了英国政府的大力支持。

  量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。在科学界看来,在量子计算机强大计算能力的帮助下,人类可以提供更为精准的天气预报、让药物发现过程更高效、迅速计算出最佳路线、甚至发现更多的系外行星。

  目前,全世界还没有真正意义上的量子计算机。而通用量子计算机一旦出现,将解决传统计算机根本不可能完成的某些任务。譬如,从理论上说,1个400位长的数分解成素数乘积,如果采用巨型机需10亿年,而用量子计算机只要一年便可得出结果。

  量子计算机与经典计算机最大的区别,在于它的每个数据用不同的粒子的量子状态表示,而且根据量子力学的原理,粒子的量子状态并不确定,而是不同量子状态的叠加。如果说经典计算机存储数据的最小单位是比特,量子计算机存储数据的最小单位就是量子比特。

  在目前的经典计算机中,每个比特只能有二种状态━━0或1,每一步能做到的只有2的一次方——2次运算。而在量子计算机中,由于量子叠加效应,一个量子比特可以同时拥有两种状态,这就意味着,N个量子比特可同时存储和处理2的N次方个数据。

  谷歌在今年4月时宣称,要在年底打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机,实现49个量子比特的操控,实现“量子霸权”。同时,谷歌期望在5年内实现真正的量子计算机。

  而不久前,中国科学家刚把一个光子从地球传送到300英里以外的卫星上,这一壮举为量子传送创造了新纪录。伊恩·沃尔斯利表示,这一最新成果是令人印象深刻的一大步。“这显然表明,量子技术领域并不局限于科学家坐在实验室里的奇思妙想,其具有真正的实用性,能够提供一些重要的新技术。”

  2017年5月,中国科技大学潘建伟的团队宣布,其已构建了世界首台10个超导量子比特的计算机,打破了此前谷歌、美国航空航天局和加州大学圣芭芭拉分校2015年曾宣布实现的9个超导量子比特的高精度操纵的记录。而且,潘建伟研究团队还计划将在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵。

  针对中国科学家潘建伟的团队正在使用光子来使用量子刺激器这一研究,伊恩·沃尔斯利表示了肯定,他认为,潘建伟的实验令人印象深刻,研究质量非常高。作为小规模处理器,光子是一项非常重要、富有竞争力的技术。他毫不怀疑,潘建伟的团队将继续在这个领域取得非常重要的进展。

  对于谷歌在5年内打造真正的量子计算机的宣言,伊恩·沃尔斯利认为,尽管不确定5年内目标会实现,但谷歌这样的雄心十分必要,将有助于推动量子计算机这个领域。这是一个很好的迹象,像谷歌、微软这样的大公司正在量子计算机领域投入大量资源,意味着信息技术行业将量子计算视为可能对业务产生转变影响的新兴领域。

  据伊恩·沃尔斯利了解,谷歌建设的第一代机器将会有数个上百平方米的房间那样大,且量子计算机是基于超导电路的,芯片必须在非常冷的温度下才能运行。因此,谷歌的量子计算机的运行环境需要维持在几K左右,接近绝对零度。

  伊恩·沃尔斯利表示,牛津大学和中国的大学一直保持着紧密的合作,双方的研究团队经常进行互访交流,并希望今后可以增加正式合作的次数。

  目前,由牛津大学领导的全英9所大学和25个合作伙伴组织联合会正在参与英国国家量子技术计划。伊恩·沃尔斯利和他团队的研究得到了英国政府的大力支持,最新项目和大规模项目的投资都来自政府。在五年内,他们的项目得到了三千八百万英镑的投资,这对于他们能够进行探索性科学、实际构建技术而言至关重要。

  当财新记者问及脱欧是否会给团队的研究带来影响时,伊恩·沃尔斯利表示,目前,英国仍属于欧盟成员国,因此没有太大影响。但是,脱欧确实会给未来带来不确定性。他们不确定是否还能像现在这样方便地访问同行和专家,以及获得欧洲的研究资金。不过英国政府已经表态,科技创新是经济的重要动力,即使在脱欧以后,依然会大力投入量子计算机领域。

责任编辑:于达维 | 版面编辑:王永
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