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麻省理工科技評論
2017-05-08 13:32:00
作為傳統計算機的顛覆者，量子計算自誕生之日起就被視為具有無限的潛力，由於量子所獨有的疊加和糾纏特性，使得在利用它進行某些類型的計算時，會比傳統計算機快上很多。
現在包括微軟、谷歌、IBM在內的各大科技公司都已經展開瞭在量子計算方面的研究。與此同時也有像D-Wave一樣的創業公司正在嘗試這一技術商業化。有專傢指出，在五年之內，量子計算機的計算能力就可能趕超當前的超級計算機。
2017年年初，《麻省理工科技評論》更是將實用量子計算評為本年度十大突破性技術之一：“多年來，量子比特和量子計算機多年來很大程度上都是在紙上談兵，存在於論文中，或者在確定其可行的脆弱的實驗中。但今年，科學傢們正在將以前的理論設計變成現實。”
圖 | 大眾集團使用D-Wave 2000Q系統作為兩級計算平臺
更重要的是，不要以為量子計算隻是互聯網巨頭的天下。作為老牌汽車廠商，大眾集團也早就註意到這一技術的發展，並開始利用量子計算來解決復雜的問題。
對此，大眾集團的首席信息官Martin Hofmann博士近日表示，“量子計算並不遙遠，我們已經將這種技術用於實踐瞭。”
圖 | ?a href="http://m.house93m.com">台灣電動床工廠蟊娛紫畔⒐費artin Hofmann博士
在北京，常住居民超過 2100 萬，車輛保有量超過 500 萬，而交通問題一直是這個城市的一大難題。本地出臺瞭很多交通法規，並在交通基礎設施方面投入瞭大量資源，但交通擁堵問題似乎一直都難以緩解。
但沒有人會想到，一個科學傢團隊已經開始使用實用型量子計算機來解決北京的交通問題，難道我們真的離“量子霸權”不遠瞭麼？
圖 | 北京的堵車場景
大眾集團利用量子計算的速度優勢，目前正在北京開展瞭一個交通優化的項目。由 Martin Hofmann 博士帶領的 5 名數據科學傢組成的團隊，采集瞭 10,000 輛出租車 GPS 數據，同時利用 D-Wave 公司價值 1500 萬美元的的量子計算雲平臺模擬出每輛車從市中心到達機場的最佳路線，他們的目標就是，在32公裡的路程中以最快的速度到達目的地，且不會造成交通堵塞。
經過近六個月的試驗之後，Hofmann 博士和他的團隊在今年三月份給出瞭最終的成果：他們所開發的算法可以在不到一秒的時間內就給出每輛車的最優行駛路線！
圖 | 大眾汽車的IT人員在舊金山研究項目
這一結果是十分驚人的，因為如果要依靠普通的計算機，大概需要45分鐘才能完成同樣的任務，而 45 分鐘對於解決交通擁堵來說是無法接受的。
Hofmann博士的下一個項目是在巴塞羅那推出基於量子計算和機器學習技術所開發的導航APP，它可以在短時間預測出前方的交通擁堵狀況，並立即給出最佳的替代方案。
台灣電動床工廠
不過，Hofmann博士並沒有透露更多的項目細節，隻是表明第一代產品會在今年年底前亮相，他還說道：“如果技術可以按照我們所預期的那樣推進，那麼估計在六到八年之後，這個世界上就不會有交通堵塞發生瞭。”
關於在交通管理中運用量子計算， D-Wave美國區總裁Bo Ewald也表達瞭自己的觀點：“傳統計算機在求解相同問題時，你總會得到相同的答案，而我們的量子計算機得到的答案卻是一種概率，就像宇宙的運行原理。”
圖 | D-Wave美國區總裁Bo Ewald
“在D-Wave量子系統中，你得到的不是一個確定的答案，而是一種可能性的分佈概率。所以可能 95% 的結果反映的都是某個問題所導致的數據結果。”Bo Ewald表示。
從標準的計算能力來看，D-Wave量子計算機還是會比傳統計算機慢得多，但在解決某些特定的工程問題方面，量子計算機要比現有超級計算機快幾千倍！
當然，現在的量子計算還非常早期，甚至連專門的編程語言都沒有。但瞭解計算機歷史的人可能知道，上世紀五十年代電子管計算機剛出現時，相關技術及應用的發展也非常緩慢，但最終還是迎來瞭大爆發。反觀目前的量子計算機，與當初的情形非常相似。
量子計算機在解決某些數學問題是要明顯超越數字計算機的，比如在優化方面，這也是為什麼大眾集團會對北京交通管理如此有興趣的原因。
對此，大眾集團首席數據科學傢 Florian Neukart 博士表示：“我們使用量子計算來解決北京出租車的行駛路線優化這類非常實際的問題，而以往在解決這類問題時提出的都隻是理論方案。“
圖 | 大眾首席數據科學傢Florian Neukart博士
當然，上面提到的北京出租車線路優化隻是量子計算的適用領域之一，最終目的還是要開發出能用於各種場景的通用型量子計算機。Neukart博士還補充道：“除瞭用來做優化，量子計算還能在一些關鍵的實時應用中發揮作用，比如快速自動化工業機器人、自動駕駛、網絡化制造、機器學習，以及智能移動解決方案等。“
致力於將量子計算技術商業化的當然遠不止大眾集團一傢，藍色巨人IBM也開發出瞭量子雲計算服務，並於今年3月份開始瞭商用。IBM的高層表示，預計在不到五年的時間內，IBM的量子系統就可以用於解決化學計算和供應鏈優化等應用之中瞭。
圖 | IBM科學傢操作量子計算機
IBM感知系統高級副總裁 Bob Picciano 認為，量子雲的能力還不止於此，它甚至可以被用來模擬人體內分子之間的相互作用，不要小瞧瞭這一功能，它將極大加速新藥的研發進程，對人類來說可謂是大功一件。
但是，技術的商業化終究是一件復雜的事情。 IBM公司科學和解決方案副總裁Dario Gil說，當前量子比特的狀態還很不穩定，通常受到溫度、噪音和頻率的幹擾而中斷，很難保持量子態超過一秒鐘。
圖 | 量子糾纏態
到目前為止，IBM公司所開發的量子計算機的量子位也非常之少，僅能用於實驗目的。最關鍵的是量子計算還沒有與之對應的編程語言，使用起來會十分繁瑣。
Gil博士說：“無論是從材料、設備、理論和糾偏等哪個角度來看，量子計算要實現更大的突破都需要巨大的人力物力和時間投入。”
然而，即便為商業利益考量，各傢從事量子計算研究的機構也不會懈怠，因為遲早有一天量子計算的能力會將傳統計算機遠遠地甩在身後，而如果想要在未來的競爭中占得先機，就必須要從現在開始早早準備。
參考資料：
https://www.technologyreview.com/s/603495/10-breakthrough-technologies-2017-practical-quantum-computers/
https://www.wsj.com/articles/companies-look-to-make-a-quantum-leap-with-new-technology-1494068401
https://motorsport.clickon.co/2017/05/03/quantum-computing-will-manage-traffic-flow-megacities/
http://www.volkswagengroup.it/Apps/WebObjects/VGI.woa/wa/viewContent?id=2053 lang=eng
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作為傳統計算機的顛覆者，量子計算自誕生之日起就被視為具有無限的潛力，由於量子所獨有的疊加和糾纏特性，使得在利用它進行某些類型的計算時，會比傳統計算機快上很多。現
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