Google 不死，逆天不止——购入超级量子计算机，建造人工智能实验室【转载】

D-Wave量子计算机公司网址http://www.dwavesys.com/en/dw_homepage.html

D-Wave 说自己要做量子计算机可不只是这一两年的事情 ，从 1999 年起，伴随他们事业的争议自然也持续到了现在。即使他们的理论已经变成了现实，卖给洛克希德·马丁一台 D-Wave One 型，卖给 Google 和 NASA 一台 D-Wave Two 型，关于 D-Wave 是不是真正的量子计算机学界还在争论不休。

“非主流”的 D-Wave

最近，南加州大学的研究者基于对 Google 这台 D-Wave Two 型的研究，在《自然》杂志上发表了一篇论文。论文的结论可以这样理解，D-Wave 是量子计算机，却也不是。

在自然界中，物理过程的发生并不需要计算，而是基于“自然”条件自然的完成。用数学语言探索这个“自然”条件的过程即是物理学，它当然很复杂。但如果“知其然不知其所以然”的用这个条件直接解决问题，似乎就简单了很多。比如，在自然界中，高能量的状态会自发的转变到低能量的基态，这个过程本身就是一个达到最优结果的过程。

D-Wave 量子计算机正是模拟了这个过程。在计算机中由液氮创造的超低温环境保持了芯片上多个量子位组成的阵列的低能量基态，并且低温也创造了一个几乎没有热运动的环境，保证了量子位整列的基态不会被热交换干扰。也保证了量子位阵列只通过隧道穿透效应改变自旋状态。

D-Wave 实现了两个目标，一个是实现了“控制”多个量子位的自旋，在 D-Wave Two 机型中，量子位的数量高达 512 个。另外一个就是利用了隧道穿透效应，实现量子退火算法优化计算过程。D-Wave 擅长完成诸如线性规划，粒子能量计算，蛋白质折叠这样的计算。

为什么要制造量子计算机？

电子计算机是有瓶颈的。在追求性能的路上，现代半导体芯片的晶体管数目激增，为了减小芯片面积，控制功耗，制造大规模集成电路的工艺越来越精密，英特尔已经将制程推进到了 10 纳米左右。继续推进的成本和得到的性能提升实际上已经不成正比，而且在进行某些大规模运算时，即使最强大的超级电子计算机也已经力不从心。而且制程的缩小也不是无限制的。

当芯片中结构的尺寸小于某个值——一般认为这个值现在的工艺已经基本接近，电子的运动就不仅遵循经典物理，开始呈现量子态。举例来说，这种情况下电子有概率呈现出波的特性，出现隧道穿透效应“穿过”原本不可能穿过的绝缘节点。在宏观上，半导体芯片会出现漏电等不良结果。量子计算机就是理论上完全超越现阶段电子计算机的下一代计算机器。

在量子退火算法的性能方面，其实目前还有争议。在某些超级计算机上使用模拟的量子退火算法计算的速度甚至超过 D-Wave。从原理上讲，D-Wave 并没有利用量子门电路控制量子位来进行计算，它并不是上文所说的理论中的量子计算机。但 D-Wave 实现的量子退火算法确实利用了量子理论描述的效应，它是特殊的“量子计算机”。