从谷歌来看看量子计算机应用的历程
近日，谷歌宣布他们的量子计算机比传统计算机快上1亿倍，有人欢呼雀跃，有人提出质疑。就让小编带领大家来看看背后的故事吧、
Martini团队追寻的神奇计算机
John Martinis用老花镜腿指向几年后即将造出新型计算机的地方，这种新型计算机将拥有超乎想象的计算能力。那是一个圆柱形的槽，约1.5英寸宽，位于一个半身雕塑大小的结构底部，这个结构由各种圆盘、块状物、电线、铜和金堆叠而成。今年秋天，在我拜访他的前一天，他在这个圆槽中装载了一个实验性的超导芯片，上面蚀刻着一个微缩的Google logo，并把这个装置降温到绝对零度以上1/100℃。
为了庆祝测试机器的第一天，Martinis和同事们在一家自酿啤酒馆举办了一个他所谓的「小聚会」，这些同事都来自于Google在加州圣塔芭芭拉新购置的实验室。
如果Martinis的团队真的造出他们追寻的神奇计算机，必将引发一场盛大的庆祝。与之相比，这场小聚会实在太寒碜。因为，这台计算机将能驾驭量子力学在极端环境(例如超冷芯片)中涌现的奇妙性质。它能让Google的程序员在一杯咖啡的休息时间内解决一个现有超级计算机需要几百万年才能解决的问题。Google在普通计算机上开发来驾驶汽车或回答问题的软件也将变得更加智能。而Google及其母公司(Alphabet)内部冒出的那些更加前沿的想法(例如救灾机器人或以人类水平对话的软件)可能将变成现实。
John Martinis已经专注研究量子计算机30年，现在，他可能即将造出一台真正可用的量子计算机。
前人已经奠定了量子计算的理论基础。物理学家们已经能够造出未来的量子计算机赖以存在的基本计算单元，也就是量子比特(qubit)。他们甚至能操控量子比特，使它们聚集成小型的组群。但是，他们还不能造出一台完全运转、实际有用的量子计算机。
Martinis是该领域内的顶尖专家——他在加州大学圣塔芭芭拉分校的研究团队已经验证了某些最可靠的量子比特，并能让它们运行一些量子计算机运转所需的代码。
2014年7月，他对Google说，只要有足够的支持，他团队的技术就能迅速达到成熟。Google被说服了，并聘用了他。他的新Google实验室建立并运作起来，Martinis认为，他能够在两三年内造出一台小而可用的量子计算机。他说，「我们常对彼此说，我们正处在孕育量子计算机产业的过程中。」
Google和量子计算就像算法天堂中的一场角逐。常有人说，Google对数据有着贪得无厌的饥渴，但Google对量子计算的战略却比饥渴更加热切和上瘾——他们想从数据中汲取信息，甚至从中创造出智能。
Google这家公司成立的初衷是商业化一款排名网页的算法，它赖以生存的经济基础是售卖和定位广告。而最近，Google投入大笔资金来研发人工智能(AI)软件，这些软件能够学习和理解语言或图像、进行基本的推理以及在拥堵路段驾驶汽车——这些任务对传统计算机十分困难，但对量子计算机来说却是小菜一碟。
Google的CEO桑达尔·皮查伊(Sundar Pichai)最近对投资人说：「机器学习这一具有变革意义的核心技术将促使我们重新思考我们做所有事情的方式。」Martinis的新量子产业的首要任务就是证明这一点。
筑梦者
上周之前，几年内造出有用的量子计算机的前景似乎还很遥远。政府、学术机构和企业实验室的研究员还远不能聚集起足够的量子比特来建造一台简单的原理验证机。资金雄厚的加拿大初创公司D-Wave Systems出售了几台所谓的「全世界最早的商用量子计算机」，但是多年来都未能让业内专家信服这些机器能完成量子计算机理应完成的任务。
接着，就在上周，NASA(美国宇航局)在加州山景城艾姆斯研究中心的N-258号楼召开了新闻发布会(N-258号楼是NASA的先进超级计算中心所在地。——译者注)。那里从2013年开始就放置着Google从D-Wave购买的一台计算机。在那里，Google建来用D-Wave计算机做实验的`量子人工智能实验室主任Hartmut Neven公布了一个真实的证据，证明它能提供量子计算机允诺的计算能力。在一个设计严格的测试中，D-Wave计算机中被称为量子退火机(quantum annealer)的超导芯片比传统处理器快了1亿倍。
然而，这种优势需要在实际的计算任务中实现，而不仅仅是有目的的测试。Neven是一个健谈的机器学习专家，他说：「我们需要让它把工程师办公桌上的实际问题变得更简单，并把它放入计算机。」这就是Martinis进入的领域。Neven认为D-Wave的量子退火机不会很快准备好为Google工程师服务，因此他雇佣了Martinis来干这活。Neven说：「很明显，我们不能只是一味的等待。为了达到一个真正的技术，我们需要克服一大串的问题。」他说D-Wave芯片上的量子比特太不靠谱，连接起来的厚度也不够。(D-Wave的CEO Vern Brownell回应说他不担心来自Google的竞争。)
Google面临的竞争对手不仅有来自D-Wave的进展，还有微软与IBM，因为他们也拥有许多量子计算的项目。但是这些公司都更加关注设计，而不是让它们变得更实用。实际上，一个关于Google项目的大致时间线估计，最快到2017年，Martinis的团队就能用100个量子比特制造一个量子退火机。D-Wave最新的芯片已经有1097个量子比特，但是Neven说一个高质量芯片或许可用更少的量子比特就能完成一些任务。一个量子退火机只能运行一个特定的算法，但是，它碰巧非常适合Google最关心的领域。麻省理工学院(MIT)林肯实验室的高级职员William Oliver研究了量子计算的潜力，他说这种应用可能非常有利于模式识别和机器学习。
John Martinis今年57岁，对解开量子物理研究复杂的链条、使其成为一个崭新的工程学科来说是一个完美的人选，他不仅能够潜心研究难懂的数学，还特别喜欢建造东西。操纵哪怕仅一个量子比特都是一个难题，因为这要涉及到量子理论、固态物理学、材料科学、精密加工、机械设计和传统电子业的组合。
Martinis个子高高的，有着亲善的嗓音，大家公认他个人已经掌握了上述每块理论和技术实施。在带我们参观他的新Google实验室时，不管是面对传统车间区域的新烙铁和机械工具，还是面对冷却和运算芯片的复杂设备，他都兴奋不已。他说：「我认为这很有趣。我能完成别人无法做到的实验，是因为我能建造我自己的电子设备。」