IBM的量子计算竞赛：从微波到未来的飞跃

在纽约州约克敦高地的IBM实验室里，物理学家杰伊·甘贝塔形象地解释了微波如何驱动量子芯片完成运算：“可以把每个量子比特想象成乐谱里的一个音符，我们就是在创作旋律。”这一解释出自Guerin Blask for Forbes。

投资者正纷纷向量子技术初创企业砸下重金。或许，他们应该将目光投向一家资历深厚、拥有丰富创造经验的企业。

半个世纪前，纽约州波基普西市的一家工厂因大型机业务而繁荣，如今，IBM正全力研发一种新型机器，有望让波基普西重现往日辉煌——这里将成为其量子计算机的组装地。这种神奇的设备，专门用于攻克那些普通计算机难以应对的数学难题。

若量子技术能兑现其潜力，将有助工程师们在药物、疫苗、电池和化工产品的设计上实现跨越式发展。波士顿咨询集团去年预测，到2040年，量子硬件和软件供应商的年营收将达到900亿至1700亿美元。

早期投入

本世纪伊始，IBM便投身于这项飞速发展的技术研究。

主导这项工作的是46岁的澳大利亚物理学家杰伊·甘贝塔（Jay Gambetta），他管理着分布在六大洲的3000名研究人员。他绝不会在量子技术研究上吝于投入，毕竟这是他整个职业生涯都在不懈探索的领域。

2011年，甘贝塔在耶鲁大学完成博士后研究后，加入IBM沃森研究中心。他说：“虽然我很喜欢教学，但真正想做的还是实际的研发。”

量子比特是量子计算机存储信息的基本单元，其构建方式多种多样。甘贝塔加入沃森研究中心后不到三年，便决定押注利用超导线路中流动的电流来构建量子比特。

采用这种方案需要将芯片冷却到极低温，并通过微波脉冲控制。这一方案得益于IBM在雷达和微波技术上的50年积淀。

竞争与挑战

除了IBM和其他几家研究量子计算的大型企业外，众多初创公司也纷纷宣称取得技术突破。但要真正产生巨大的商业价值，它们还有很多工作要做。

尽管如此，这些公司依然受到投资者的热烈追捧。例如，一家原本从事喷墨墨盒销售的公司更名为“量子计算”，近期市销率竟达到了9500倍。

愿景终究是愿景，能造出能实际运行的机器才是王道。IBM在波基普西工厂、研究实验室以及欧洲和亚洲地区都部署了可运行的量子计算机。

纠错与扩展

此外，量子比特还存在易出错的问题。研究人员正在研究各种纠错方法，例如利用冗余量子比特来相互校准。但这也增加了系统的复杂性。

谷歌宣称已研发出一套性能大幅提升的纠错系统，而IBM也在科学期刊上公布了自己的纠错解决方案。

基于量子纠缠现象，IBM的工程师们正不断突破微波技术的应用边界。他们计划将多个装有超冷超导芯片的机柜通过线路连接起来，使一个机柜中的量子比特与另一个机柜中的量子比特产生纠缠。

实际应用

以先锋领航为例，该公司需维护其规模达440亿美元的免税债券交易型开放式指数基金。传统计算机需要数分钟时间才能得出一个尚可接受的答案。

而量子计算机能同时处理所有可能性，通过微波脉冲逐步运算逼近最优解。在一次实验中，量子计算机成功从109种证券中摸索出了最优选择。

要想为先锋领航这样的客户提供实用的服务，IBM还有很长的路要走。

IBM的构想是，2029年在波基普西打造出一台房间大小、具备容错能力的模块化量子计算机。在此之前，规模较小的量子计算机将与传统计算机协同工作。

尽管IBM被视为一家保守老派的企业，但如今的首席执行官阿尔温德·克里希纳（Arvind Krishna）则是一位技术专家。他能否带领IBM在量子计算领域取得更大突破？让我们拭目以待。