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■量子大战：IBM vs 谷歌( 五 )


与此同时 ， 用于量子计算机的软件就像机器本身一样 ， 还处于起步阶段 。在传统计算中 ， 编程语言现在已经从早期软件开发人员必须使用的原始“机器代码”相差了几个层次 ， 因为数据如何存储、处理和转移的细节已经标准化了 。谷歌团队的软件负责人戴夫·培根（Dave Bacon）说：“在传统计算机上 ， 当你给它编程时 ， 你不必知道晶体管是如何工作的 。”
而在另一方面 ， 量子代码必须高度定制 ， 以适应它所运行的量子比特 ， 以便最大限度地发挥它们无法预测的性能 。这意味着IBM芯片的代码不能在其他公司的芯片上运行 ， 即使是优化谷歌53量子位Sycamore的技术 ， 也不一定会在未来的100量子比特机器上运行得很好 。更重要的是 ， 这意味着没有人能够预测这100个量子比特能够解决的问题有多困难 。
人们最大胆的希望是 ， 在未来几年内 ， 拥有几百个量子比特的计算机将被用来模拟一些中等复杂的化学过程 ， 这甚至可能足以推动对新药或更高效电池的研究 。然而 ， “退化”和错误累计将使所有这些机器在它们能够做任何真正困难的事情（如破坏密码学）之前停止工作 。
这将需要一台“容错”量子计算机 ， 它可以纠正错误 ， 并像传统计算机一样无限期地运行 。预期的解决方案将是创建冗余 ， 即使数百个量子比特在共享量子态中作为一个量子比特运行 。总的来说 ， 它们可以纠正单个量子比特的错误 。当每个量子比特“退化”时 ， 它的邻居们就会把它带回来 ， 继续参与到永不结束的相互复苏的循环中 。
大多数人预测 ， 需要多达1000个相连的量子比特才能达到这种稳定性 ， 也就是说 ， 要制造出一台拥有1000个量子比特能力的电脑 ， 你实际上需要容纳100万个量子比特 。尼文说 ， 谷歌“保守地”估计 ， 它可以在10年内构建拥有100万个量子比特的处理器 ， 尽管有些重大的技术障碍需要克服 ， 其中包括IBM可能仍有超越谷歌的优势 。
到那时 ， 很多事情可能已经改变了 。目前谷歌和IBM使用的超导量子比特可能被证明是他们那个时代的真空管 ， 被更稳定可靠的东西所取代 。世界各地的研究人员都在试验各种制造量子比特的方法 ， 虽然很少有先进到足以制造出可以工作的电脑的水平 。Rigetti、IonQ或Quantum Circuit等竞争对手可能会在某项特定技术上发挥优势 ， 超越更大的公司 。
采用不同解决方案
谷歌和IBM使用的超导量子比特几乎是相同的 ， 只有一个细微但可能至关重要的区别 。在谷歌和IBM的量子计算机中 ， 量子比特本身都是由微波脉冲控制的 。微小的制造缺陷意味着 ， 没有两个量子比特会对频率完全相同的脉冲做出响应 。对此有两种解决方案：1）改变脉冲的频率 ， 找到每个量子比特的最佳位置 ， 就像努力抖动严重损毁的钥匙直到它打开锁 。2）利用磁场将每个量子比特“调”到正确的频率 。
■量子大战：IBM vs 谷歌
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IBM使用了第一种方法 ， 谷歌则采用第二方案 。每种方法都有优缺点：谷歌的可调量子比特工作得更快、更精确 ， 但它们不太稳定 ， 需要更多的电路 。IBM的固定频率量子比特更稳定、更简单 ， 但运行速度更慢 。从技术角度来看 ， 至少在目前这个阶段 ， 这几乎是一场胜负难分的比赛 。然而 ， 就企业理念而言 ， 这是谷歌和IBM之间的不同之处 。或者更确切地说 ， 这就是量子比特的特性 。
谷歌选择了变得更灵活 。尼文说：“总的来说 ， 我们的理念更倾向于提高可控性 ， 而不是牺牲人们通常寻找的数字 。”另一方面 ， IBM选择了可靠性 。吉尔说：“做一个局限于实验室的实验和发表一篇论文 ， 与建立一个可靠性高达98%的系统 ， 而且可以一直运行 ， 这两者之间有着巨大的区别 。”


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