IBM 本周宣布了其未來 10 年量子計(jì)算的計(jì)劃：有新的芯片、新的計(jì)算機(jī)和新的 API。理論上量子計(jì)算機(jī)可能具有難以置信的處理能力，并可能徹底改變我們對(duì)計(jì)算機(jī)的看法……如果有人能制造出一臺(tái)真正有用的計(jì)算機(jī)的話。

Jerry 解釋了量子計(jì)算機(jī)的基本原理：量子計(jì)算機(jī)基本上是一種完全不同的計(jì)算方式。它依賴于量子力學(xué)定律，但它只是改變了信息的處理方式。因此，我們不再使用比特，而是使用量子位。

普通的計(jì)算機(jī)——量子領(lǐng)域的人稱之為「經(jīng)典計(jì)算機(jī)」——比如 iPhone、筆記本電腦，甚至是英偉達(dá)的 GPU，都是通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比特編碼來工作的。比特主要有兩種狀態(tài)，我們稱之為 0 和 1。他們要么開著，要么關(guān)著。

但是 Jerry 剛才提到的量子力學(xué)定律意味著量子位的行為非常不同。它們可以是 0 或 1，也可以是介于兩者之間的其他東西。

這仍然有兩種狀態(tài)：0 和 1。但是它們也可以是 0 和 1 的疊加，這意味著當(dāng)你測量它的時(shí)候，它有可能以特定的概率為 0 或 1。從物理上講，它們不再是開關(guān)，不再是晶體管，而是具有量子力學(xué)行為的元件。

為了讓這些新的量子計(jì)算機(jī)工作，你必須把它們冷卻到絕對(duì)零度以內(nèi)，這意味著很多公司必須非常努力地研究低溫冷卻系統(tǒng)，這樣其他人才能研究量子芯片。Jerry 稱早期的量子計(jì)算機(jī)是「科學(xué)項(xiàng)目」，但他的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出人們可以使用的實(shí)際產(chǎn)品。

你會(huì)聽到 Jerry 從「實(shí)用性」的角度談?wù)撝圃煊杏玫牧孔佑?jì)算機(jī)，也就是量子計(jì)算機(jī)開始突破常規(guī)計(jì)算機(jī)所能模擬的極限。IBM 一直在追求實(shí)用性。2016 年，它首次在云端推出了量子計(jì)算機(jī)，并將一號(hào)系統(tǒng)量子計(jì)算機(jī)交付給了世界各地的合作伙伴，本周，IBM 宣布了二號(hào)系統(tǒng)以及未來的路線圖。Jerry 介紹了他和他的團(tuán)隊(duì)是如何為未來 10 年的應(yīng)用研究制定路線圖的。

為了篇幅和清晰度，本文字記錄經(jīng)過了輕微編輯。

Jerry Chow，你是 IBM 的研究員和量子系統(tǒng)主管。歡迎來到 Decoder。

很高興來到這里。

量子計(jì)算的總體情況是怎樣的？IBM Quantum 發(fā)生了什么？

我們今年要宣布的是我們有一個(gè)升級(jí)版的量子處理器，它被稱為 IBM Quantum Heron。它有 133 個(gè)量子位。這是我們打造過的性能最高的處理器，用戶可以通過我們的云服務(wù)訪問它。

我們還推出了 IBM 量子系統(tǒng)二號(hào)，并將其作為一種新的架構(gòu)，將我們的量子計(jì)算機(jī)擴(kuò)展到未來。我們也在談?wù)撐磥?10 年的路線圖。我們正在擴(kuò)展這個(gè)路線圖，實(shí)際上，它是在幾年前首次提出的，到目前為止已經(jīng)完成了所有里程碑。但我們將把它延伸到 2033 年，推進(jìn)到下一個(gè)領(lǐng)域，我們想要推動(dòng)量子計(jì)算的大規(guī)模發(fā)展。

所以 IBM 有了一個(gè)新的處理器，有了一個(gè)新的計(jì)算架構(gòu)，也有了一個(gè)更長的路線圖。我們聽說量子計(jì)算已經(jīng)很長時(shí)間了，但我們現(xiàn)在只是處在用量子計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的階段。

我們甚至還沒有到解決實(shí)際問題的地步。

還沒有嗎？

還沒有。但令人興奮的是，在過去的一年里，IBM 將其稱為效用規(guī)模的量子計(jì)算。我們使用了 100 多個(gè)量子位。今年早些時(shí)候，我們使用了一款名為 Eagle 的處理器，通過這款計(jì)算機(jī)我們可以看到一個(gè)特殊的問題，不能用經(jīng)典計(jì)算機(jī)的暴力破解方法來解決這個(gè)問題，但它也挑戰(zhàn)了高性能計(jì)算中使用的最佳經(jīng)典近似方法。有趣的是，現(xiàn)在量子計(jì)算機(jī)變成了基準(zhǔn)。需要它來驗(yàn)證近似經(jīng)典方法是否正常工作。當(dāng)然這只發(fā)生在超過 100 個(gè)量子位的時(shí)候。

在 100 量子位時(shí)，一切都變了，不能使用 GPU 或任何一種經(jīng)典計(jì)算機(jī)來準(zhǔn)確地模擬正在發(fā)生的事情。這就是為什么我們?cè)谶@個(gè)階段稱之為效用規(guī)模，因?yàn)閷⒘孔幼鳛橐环N工具，與仍然可以在經(jīng)典中做的事情相比，將會(huì)有這樣的反復(fù)。但這還有很長的路要走，我們要嘗試用量子來驅(qū)動(dòng)價(jià)值，走向量子管理。

效用這個(gè)詞使人不知所措。這是一個(gè)拐點(diǎn)，你用量子計(jì)算機(jī)解決的問題開始變得與用普通計(jì)算機(jī)解決的問題有意義上的不同。

我們認(rèn)為這確實(shí)是一個(gè)拐點(diǎn)。有很多行業(yè)已經(jīng)在使用高性能計(jì)算，他們正在研究非常困難的問題，這些問題使用的是 Oak Ridge 超級(jí)計(jì)算機(jī)之類的東西?，F(xiàn)在量子成了一個(gè)額外的工具，為他們打開了一個(gè)新的鏡頭，讓他們看到一個(gè)不同的計(jì)算空間，這是他們以前無法看到的。

IBM 在量子領(lǐng)域有一個(gè)龐大的項(xiàng)目。其他大公司也這樣做——微軟、谷歌等等，他們都在這個(gè)領(lǐng)域投資。這是否感覺像是一場經(jīng)典的資本主義競爭，「我們都在爭先恐后地把第一個(gè)產(chǎn)品推向市場」？

進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)非常激動(dòng)人心的時(shí)刻。你是否經(jīng)常聽說正在從底層構(gòu)建一個(gè)全新的計(jì)算架構(gòu)？這與傳統(tǒng)的經(jīng)典計(jì)算有著根本的不同。所以，肯定有很多風(fēng)潮，但我也認(rèn)為從競爭的角度來看，這有助于推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。

在 IBM，我們幾十年來一直處于計(jì)算的前沿。所以它在我們的血液里。路線圖和推動(dòng)下一個(gè)重大發(fā)展的想法，以及計(jì)算領(lǐng)域的下一個(gè)重大創(chuàng)新，一直都是 IBM 固有的東西，量子也不例外。自從量子理論建立以來，我們就開始研究量子，已經(jīng)有 30 多年了。但現(xiàn)在我們真的開始在構(gòu)建架構(gòu)，構(gòu)建系統(tǒng)，推出硬件，開發(fā)如何使其可用和可訪問的框架方面取得了很多成果。

AWS 正與微軟 Azure 和谷歌云展開激烈競爭。他們?cè)噲D從對(duì)方那里奪取市場份額，他們做了很多創(chuàng)新的事情來制造更好的產(chǎn)品，但最終的目標(biāo)是從谷歌那里搶走一個(gè)客戶。量子計(jì)算還沒到那一步，對(duì)吧？還沒有市場份額可以轉(zhuǎn)移嗎？

當(dāng)然不是那種規(guī)模。

但有競爭的量子客戶嗎？

當(dāng)然，量子社區(qū)正在不斷發(fā)展。

這不是客戶，而是感興趣的人。

從開發(fā)者到學(xué)生，再到財(cái)富 500 強(qiáng)公司，所有人都對(duì)它感興趣。舉個(gè)例子，我們?cè)?2016 年首次將系統(tǒng)放到云端。我們把一個(gè)非常簡單的五量子位計(jì)算機(jī)和五量子位量子計(jì)算機(jī)放在云端。但它反映了量子計(jì)算方式的真正根本轉(zhuǎn)變。以前，必須是一個(gè)物理學(xué)家，在實(shí)驗(yàn)室里轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕才可能接觸到量子計(jì)算。量子計(jì)算在獲取數(shù)據(jù)，運(yùn)行物理學(xué)家的代碼，不是在給電腦編程。

哇，這是向物理學(xué)家喊話。

好吧，我是一名物理學(xué)家，你不想看到我的代碼。但重點(diǎn)是我們圍繞它開發(fā)了一個(gè)完整的框架來實(shí)際部署它，并使其可編程。想想早期的計(jì)算機(jī)和你需要建立的所有基礎(chǔ)設(shè)施，包括正確的匯編語言和編譯器，以及上面的應(yīng)用層。自首次推出以來，我們?cè)谶^去七年里一直在構(gòu)建它。在此期間，我們的平臺(tái)和服務(wù)擁有超過 50 萬用戶。

我總是很好奇事物是如何構(gòu)建的以及如何做出決策。這確實(shí)是我們?cè)诠?jié)目中談?wù)摰膬?nèi)容。當(dāng)它是一項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)制功能，并且有一條增長路徑。量子似乎有一天會(huì)成為一項(xiàng)巨大的業(yè)務(wù)，因?yàn)樗鼘⒔鉀Q普通計(jì)算機(jī)無法解決的問題。但現(xiàn)在，它正處于曲線的早期階段，你在研發(fā)上投入了大量資金，制定了積極的路線圖，但你還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有接近業(yè)務(wù)。

我想說的是，我們正在敲開商業(yè)價(jià)值的大門，尋找商業(yè)價(jià)值，因?yàn)樘貏e是當(dāng)我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域，我們知道它可以作為一種工具，與最好的經(jīng)典計(jì)算機(jī)相抗衡，有一些東西需要探索。很多時(shí)候，即使使用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，也很少有經(jīng)過驗(yàn)證的算法可以驅(qū)動(dòng)所有的價(jià)值。很多價(jià)值是通過啟發(fā)式，通過試錯(cuò)，通過擁有工具并在特定問題上使用它來實(shí)現(xiàn)的。這就是為什么我們看到這個(gè)拐點(diǎn)的根本游戲規(guī)則改變者正在走向超過 100 量子位的效用規(guī)模系統(tǒng)，因?yàn)楝F(xiàn)在我們希望用戶能夠通過這個(gè)工具真正找到業(yè)務(wù)優(yōu)勢，找到適當(dāng)映射到這些系統(tǒng)上進(jìn)行探索的問題。

IBM 是一家大公司，已有 100 多年的歷史，做了很多事情。我想這可能是 IBM 正在做的最前沿的事情。但這感覺也像是大多數(shù)大型科技公司正在做的最前沿的事情。

是的，一點(diǎn)沒錯(cuò)。

IBM 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是怎樣的？是如何運(yùn)作的？

我們是 IBM 研究院內(nèi)的 IBM Quantum。IBM 研究院一直是整個(gè) IBM 的有機(jī)增長引擎。這是許多創(chuàng)新想法的來源，但總的來說，IBM 和 IBM 研究院的一個(gè)特殊戰(zhàn)略是，我們不僅僅做研究，我們還要做開發(fā)，然后繼續(xù)這個(gè)非常線性化的產(chǎn)品之旅。在我們前進(jìn)的過程中，這一切都融合在一起。因此，我們有機(jī)會(huì)在 IBM Quantum 中開發(fā)產(chǎn)品，我們把它放在云上，與 IBM 云集成。我們實(shí)際上是在推動(dòng)這些東西向前發(fā)展，在所有不同的技術(shù)元素完成之前，建立起用戶基礎(chǔ)，建立起這股風(fēng)潮。這是一種從零開始構(gòu)建的敏捷方法，但也要盡早推出，經(jīng)常激發(fā)人們的興趣并真正構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的其他部分。

IBM Quantum 是如何構(gòu)建的呢？有多少人？它是如何組織的？

我們不說具體的數(shù)字，但我們有幾百人。我們團(tuán)隊(duì)的部分人員專注于實(shí)際的硬件元素，一直到實(shí)際的量子處理器及其周圍的系統(tǒng)，通過在低溫系統(tǒng)中冷卻這些處理器并與之對(duì)話，使這些處理器發(fā)揮作用同時(shí)控制電子設(shè)備，用經(jīng)典計(jì)算與之對(duì)話。這一切都需要結(jié)合在一起。

然后是軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)。我們還有一個(gè)云和服務(wù)團(tuán)隊(duì)，幫助我們提供服務(wù)。然后我們有應(yīng)用團(tuán)隊(duì)在研究下一個(gè)算法，下一個(gè)利用我們量子服務(wù)的新方法。我們也有更外向的業(yè)務(wù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)——試圖推動(dòng)采用，與不同的客戶合作，解決他們感興趣的問題。我們團(tuán)隊(duì)中也有一部分人在運(yùn)營一項(xiàng)名為量子加速器的產(chǎn)品。它就像一個(gè)咨詢部門，與客戶一起為量子做好準(zhǔn)備，開始了解量子計(jì)算如何影響他們，并開始使用我們的系統(tǒng)。

這些團(tuán)隊(duì)都是平行的嗎？每個(gè)團(tuán)隊(duì)都要向你匯報(bào)，還是有其他的組織？

不，所有這些人都要向我們的量子計(jì)算副總裁 Jay Gambetta 匯報(bào)。我負(fù)責(zé)系統(tǒng)部分?；旧希幚砥鞯陌b以及它如何運(yùn)行，為用戶執(zhí)行問題是我負(fù)責(zé)的部分。

IBM 的量子計(jì)算路線圖，非常激進(jìn)。一臺(tái)真正實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)需要數(shù)千或數(shù)百萬個(gè)量子位，對(duì)吧？

我們正在向所謂的大規(guī)模量子過渡，我想你指的是當(dāng)你能夠進(jìn)行量子糾錯(cuò)的時(shí)候，糾正這些量子位中的所有錯(cuò)誤，這些量子位是有噪聲的。在過去的一年里，我們做了一件非常令人興奮的事情，那就是我們開發(fā)了一套新穎的糾錯(cuò)代碼，大大減少了資源數(shù)量。

所以實(shí)際上，我們可能需要成千上萬個(gè)量子位，大約 10 萬個(gè)量子位，來構(gòu)建一個(gè)特定尺寸的基于容錯(cuò)量子糾錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)來解決一些問題。這也是路線圖的一部分。這就是我們?cè)?2033 年對(duì) Blue Jay 系統(tǒng)的進(jìn)一步研究。但我們有具體的想法，要克服技術(shù)障礙，才能到達(dá)。

這就是目標(biāo)。你將會(huì)達(dá)到比現(xiàn)在更大的規(guī)模。數(shù)量級(jí)。如今，該芯片有 133 個(gè)量子位，您需要增加到數(shù)千個(gè)。可怕的是，有些人說有數(shù)百萬。IBM 的部分策略是將芯片連接到這些更模塊化的系統(tǒng)中，然后在它們周圍放置控制電路。這是一個(gè)非常熟悉的策略；我們要做更多的核。很多公司在這里遇到了很多問題，在半導(dǎo)體領(lǐng)域我們叫他摩爾定律。英偉達(dá)和臺(tái)積電可能已經(jīng)克服了這個(gè)問題，而英特爾則在努力獲得下一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)，并增加晶體管密度。那么，量子力學(xué)中是否存在與摩爾定律等價(jià)的定律？

我們的路線圖展示了這種類型的進(jìn)展。

我們也已經(jīng)建造了一個(gè) 1000 量子位的處理器，Condor。它的明確目標(biāo)是突破我們?cè)趩蝹€(gè)芯片上可以放置多少量子位的極限，突破我們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)中可以放置多少架構(gòu)的極限。如果看一下我們路線圖的早期部分，我們已經(jīng)克服了各種各樣的技術(shù)障礙，以達(dá)到這個(gè)千量子位的水平。接下來你們?cè)趧?chuàng)新路線圖上看到的是不同類型的耦合器，不同類型的技術(shù)，這些是技術(shù)上的障礙，比如半導(dǎo)體，它們讓我們跨越了鴻溝。

集成電路和量子技術(shù)是一樣的嗎？這是同樣的「我們需要將晶體管密度加倍」，還是一組不同的挑戰(zhàn)？

它們是不同的，因?yàn)橥ㄟ^這種模塊化方法，有些人會(huì)問，我們可以將多少個(gè)晶體管放入單個(gè)芯片中？我們可以將多少個(gè)芯片放入一個(gè)封裝中？我們可以在系統(tǒng)內(nèi)打包多少個(gè)？因此，它們?cè)谡麄€(gè)價(jià)值鏈中都需要略有不同的技術(shù)創(chuàng)新。但我們并不認(rèn)為它們不可行；我們肯定將它們視為我們將在未來幾年內(nèi)處理的事情。我們已經(jīng)開始通過低溫電纜測試兩個(gè)包之間的連接。這是我們計(jì)劃明年進(jìn)行的 Flamingo 演示。

你能利用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在過程方面發(fā)生的任何事情嗎？

是的。

就像臺(tái)積電達(dá)到了三納米，你就可以把它向前推進(jìn)，或者這有什么不同嗎？

對(duì)于當(dāng)今半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)生的最新事情，沒有那么明確。但 IBM 涉足半導(dǎo)體領(lǐng)域已經(jīng)有幾十年了。幾年前，我們通過 Eagle 甚至實(shí)現(xiàn)了 100 個(gè)量子位，所取得的許多工作都是因?yàn)槲覀儞碛懈畹俟痰陌雽?dǎo)體背景。舉個(gè)例子，在 100 個(gè)量子位的情況下，挑戰(zhàn)是如何在芯片中連接 100 個(gè)量子位？在半導(dǎo)體中，標(biāo)準(zhǔn)的做法是增加更多的層，但在這些超導(dǎo)量子電路中做到這一點(diǎn)并不容易，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)擾亂量子位。這可能會(huì)導(dǎo)致他們?nèi)ソ獯a。

但是由于我們?cè)诜庋b方面的專業(yè)知識(shí)，我們找到了合適的材料，我們找到了正確的方法來使用我們的制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)那種多層布線，并且仍然可以與這 100 個(gè)量子位通信。在過去的一年里，我們進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)際上達(dá)到了 1000 個(gè)。所以這種類型的半導(dǎo)體技術(shù)是根深蒂固的，我想說的是，幾十年的經(jīng)驗(yàn)很重要。

所以你要構(gòu)建下一代量子計(jì)算芯片 Heron。它有 133 個(gè)量子位。該芯片是如何制造的？

為了制造下一代量子計(jì)算芯片，我們依靠先進(jìn)的封裝技術(shù)，包括多層超導(dǎo)金屬來封裝和連接各種超導(dǎo)量子位。對(duì)于 Heron，我們還使用了一種新穎的可調(diào)諧耦合器架構(gòu)，這使我們能夠創(chuàng)造世界紀(jì)錄，執(zhí)行雙量子位門的質(zhì)量。所有這些都是在 IBM 的標(biāo)準(zhǔn)制造設(shè)備中完成的，把芯片封裝起來，我們必須把它冷卻到低溫環(huán)境中。

所以這些量子位的棘手之處在于構(gòu)建量子位有不同的方法。有人使用離子、原子、電子之類的東西，但我們的實(shí)際上只是基材上的金屬；它們是電路。它們很像在查看標(biāo)準(zhǔn)芯片內(nèi)部時(shí)可能看到的電路。但這些電路的問題在于你可以構(gòu)建，所以你基本上可以以某種方式排列它們并使用正確的材料。在這種情況下，對(duì)于超導(dǎo)量子位，你有一個(gè)量子位，它的諧振頻率為 5 GHz。

如果選擇了錯(cuò)誤的材料，這些量子位的壽命可能會(huì)非常短。因此，當(dāng)我們?cè)?1999 年首次開始構(gòu)建超導(dǎo)量子位時(shí)，超導(dǎo)量子位的持續(xù)時(shí)間可能是兩納秒、五納秒。今天，我們已經(jīng)達(dá)到了接近一毫秒、數(shù)百微秒到一毫秒。數(shù)量上已經(jīng)長了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。但這需要多年的發(fā)展。在幾百微秒的時(shí)間內(nèi)，我們能夠完成我們一直在討論的所有這些復(fù)雜操作，以推動(dòng)我們之前討論過的效用規(guī)模。因此，延長使用壽命的專業(yè)知識(shí)取決于工程設(shè)計(jì)，取決于對(duì)材料產(chǎn)生損耗的核心部件的理解，而這正是我們擁有的專業(yè)知識(shí)。

整個(gè)行業(yè)的情況如何？您認(rèn)為其他公司的進(jìn)展如何？

當(dāng)我們想到競爭對(duì)手時(shí)，你可以想到平臺(tái)上的競爭對(duì)手，但我認(rèn)為你指的更多的是硬件方面。

可以用一組簡單的指標(biāo)來比較量子處理器的性能。就是規(guī)模：你可以得到多少個(gè)量子位，并可靠地構(gòu)建？質(zhì)量：這些量子位的壽命為你執(zhí)行操作和計(jì)算提供了多長時(shí)間？還有速度：通過這些量子處理器，你能以多快的速度執(zhí)行任務(wù)和解決問題？速度部分是量子處理器和經(jīng)典計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之間的相互作用，因?yàn)樗鼈儽舜送ㄐ拧]有經(jīng)典計(jì)算機(jī)就無法控制量子計(jì)算機(jī)。所以你需要能夠輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)并在經(jīng)典方面進(jìn)行處理。

規(guī)模，質(zhì)量，速度。我們使用超導(dǎo)量子位的方法，據(jù)我們所知，我們可以以一種非常強(qiáng)的方式擊中這三個(gè)量子位。規(guī)模，超過 1000 個(gè)量子位。利用現(xiàn)有的技術(shù)，我們已經(jīng)可以構(gòu)建多達(dá) 1000 個(gè)量子位。從質(zhì)量上來說，我們即將發(fā)布的 Heron 具有最好的閘門質(zhì)量。柵極的質(zhì)量已經(jīng)在一個(gè)大型設(shè)備上展示過了。然后是速度，就執(zhí)行時(shí)間而言，對(duì)于某些時(shí)鐘速率，我們是在微秒的數(shù)量級(jí)上，而其他方法可能要慢一千個(gè)數(shù)量級(jí)。

再和半導(dǎo)體做一個(gè)比較，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，有一種多模式光刻技術(shù)。臺(tái)積電在 EUV 上下了很大的賭注，這讓他們?nèi)〉昧诉M(jìn)展。英特爾不得不在這方面做出重大轉(zhuǎn)變。IBM 在做超導(dǎo)體，低溫學(xué)，基材上的金屬，在這里，有些人在做原子上的光學(xué)鑷子。你腦子里是否有這樣的想法，「我們最好關(guān)注一下這個(gè)，因?yàn)檫@可能是我們真正需要的流程創(chuàng)新」？

我認(rèn)為總的來說，我們總是在跟蹤正在發(fā)生的事情。你總是能看到各種不同技術(shù)的最新創(chuàng)新。

在這一點(diǎn)上，與半導(dǎo)體相比是否恰當(dāng)？

整個(gè)系統(tǒng)是完全不同的。架構(gòu)不是那么兼容。在某種程度上，對(duì)于半導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)，可能會(huì)有一些專門知識(shí)來解釋你如何布線和布局。在這里，在某一層之上，在計(jì)算平臺(tái)方面也會(huì)有共性，量子電路是如何產(chǎn)生的。軟件層可能是相似的，但實(shí)際的物理硬件是非常不同的。

量子計(jì)算有商業(yè)壓力嗎？這對(duì)一家大型上市公司來說是很大的成本。

我認(rèn)為關(guān)鍵是，我們的使命是把有用的量子計(jì)算帶給世界。我在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)工作了 20 年了。我們從未如此接近能夠創(chuàng)造出真正有價(jià)值的東西。當(dāng)你看我們的團(tuán)隊(duì)時(shí)，我們都是為了這個(gè)使命而團(tuán)結(jié)一致的。我們剛開始只是把它放到云端，建立社區(qū)?，F(xiàn)在，我們從根本上把它看作一種工具，它將改變用戶執(zhí)行計(jì)算的方式。所以這里一定有價(jià)值，我也希望有價(jià)值。我們已經(jīng)看到了高性能計(jì)算社區(qū)是如何進(jìn)步的，你也可以看到人工智能和其他一切的發(fā)展。我們建立它，我們將圍繞它建立社區(qū)，我們將創(chuàng)造價(jià)值。

人工智能的需求正在飆升。這個(gè)行業(yè)很火。我們要看看這些產(chǎn)品是否能持久使用，但消費(fèi)者對(duì)它們似乎確實(shí)有需求。這就意味著很多人想要很多 Nvidia H100 芯片。它只專注于一種處理器。你認(rèn)為量子系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入我們將在其上運(yùn)行大量人工智能工作負(fù)載的領(lǐng)域嗎？比如未來的人工智能工作負(fù)載。

人工智能領(lǐng)域發(fā)生的事情是驚人的，但量子計(jì)算機(jī)還沒有到成為商品的地步，我們只是購買了大量的芯片。你不是在制造數(shù)以百萬計(jì)的芯片。但我們要建立這個(gè)基于量子計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)，它將非常擅長某些類型的任務(wù)。所以我實(shí)際上看到的框架是，你已經(jīng)有了你的人工智能計(jì)算集群。今天人們運(yùn)行工作負(fù)載的方式，是在自己的普通電腦上運(yùn)行一些部分同時(shí)將部分工作被傳送到云，發(fā)送到超大規(guī)模機(jī)，其中一些將使用人工智能計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

我們也看到了量子是如何進(jìn)入的。它將成為整個(gè)云訪問領(lǐng)域的另一部分，在那里你將遇到一個(gè)問題，你將把它分解。你將有一部分運(yùn)行在經(jīng)典計(jì)算上，一部分可能運(yùn)行在人工智能上，另一部分將利用我們所說的量子中心超級(jí)計(jì)算。這是解決這部分問題的最佳地點(diǎn)。然后它又回來了，你得把它們縫合在一起。因此，從 IBM 的角度來看，我們經(jīng)常談?wù)摶旌显?，混合云將所有這些部分連接在一起。區(qū)別就在于在那里建造量子中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

我們現(xiàn)在已經(jīng)討論了很多關(guān)于超導(dǎo)的問題，超導(dǎo)需要一個(gè)非常冷的數(shù)據(jù)中心。對(duì)于任何在 IBM 數(shù)據(jù)中心之外的人來說，這種情況在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)都不會(huì)發(fā)生。

我要說的是。當(dāng)我在這個(gè)領(lǐng)域讀博士研究超導(dǎo)量子位的時(shí)候。我們需要這些冰箱，我們需要把這些巨大的液氦罐推上來，每三天裝滿一次，以保持低溫。這是一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)。在低溫學(xué)方面已經(jīng)有了一些創(chuàng)新，把它們插上電源，它們就能一直運(yùn)行，它們可以運(yùn)行多年，把你的有效載荷保持在合適的溫度下?，F(xiàn)在，在推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的低溫方面，我們也看到了創(chuàng)新。我們將發(fā)展未來的數(shù)據(jù)中心，就像今天的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)發(fā)展到可以處理增加的計(jì)算資源一樣。我們將攜手合作建立這些量子數(shù)據(jù)中心。我們?cè)诓ɑ瘴饔幸粋€(gè)量子數(shù)據(jù)中心，它承載著我們大部分的系統(tǒng)，我們計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大它。

當(dāng)你談?wù)摂?shù)據(jù)中心時(shí)，它的挑戰(zhàn)性要小得多。就像 AWS 可以讓你擺脫工作負(fù)載一樣。我敢肯定，IBM 對(duì)于它的云能夠做什么，以及你將允許用它的云計(jì)算做什么，都有自己的規(guī)則和規(guī)定。你快進(jìn)量子，人們擔(dān)心有一天你會(huì)用量子破解 AES 加密，然后世界將崩潰，因?yàn)槭澜邕\(yùn)行在 AES 加密上。你有沒有想過：有些事情是我們不應(yīng)該允許人們做的？當(dāng)我們構(gòu)建云系統(tǒng)時(shí)，我們應(yīng)該確保控制到位？

這種類型的討論肯定有線索，尤其是在整個(gè)社區(qū)。就我個(gè)人而言，我看到的是加密，我們已經(jīng)知道有量子安全的加密標(biāo)準(zhǔn)。有趣的是，就 IBM 量子而言，我們的使命是為世界帶來有用的量子計(jì)算。另一方面是讓世界變得量子安全。我們想要真正幫助客戶弄清楚如何將他們的加密標(biāo)準(zhǔn)更新到量子安全的標(biāo)準(zhǔn)。它們的存在。NIST 已經(jīng)批準(zhǔn)了其中的一些標(biāo)準(zhǔn)，這主要是推動(dòng)整個(gè)行業(yè)、銀行、商業(yè)采用這些標(biāo)準(zhǔn)的慣性因素。

我無法讓人們停止使用四字符密碼。你會(huì)和他們談?wù)剢幔?/strong>

是的，這就是挑戰(zhàn)所在。這幾乎是一個(gè)社會(huì)挑戰(zhàn)，需要克服才能實(shí)現(xiàn)。除去這些，如果我們看看量子計(jì)算機(jī)能做什么或不能做什么，老實(shí)說，我認(rèn)為我們只需要看看人工智能正在發(fā)生什么，看看過去在高性能計(jì)算方面做了什么。同樣，不是每個(gè)人家里都有一臺(tái)高性能的電腦。所以我們期望很多框架是非常相似的。所以我擔(dān)心在早期設(shè)置太多的保護(hù)措施會(huì)扼殺進(jìn)步，扼殺早期的發(fā)展。

這種對(duì)話現(xiàn)在正在人工智能領(lǐng)域以一種更加激烈的方式進(jìn)行。這幾乎就像兩個(gè)宗教在競爭人工智能的未來：「只要盡可能快地跑」和「我們應(yīng)該有更多的安全」。這可能會(huì)在 OpenAI 發(fā)生的事情中達(dá)到高潮。

這是正確的。

我們?nèi)匀徊恢朗遣皇沁@樣。但這是一種關(guān)于混亂的說法，確實(shí)存在。量子有這樣的東西嗎？有沒有量子研究人員會(huì)說，「那個(gè)人失控了」？

不，我想說，我們還沒有到那個(gè)階段。但也有負(fù)責(zé)任的量子計(jì)算計(jì)劃。有很多事情都在關(guān)注它，我認(rèn)為在從這些人工智能故事中學(xué)習(xí)目前正在發(fā)生的事情方面有很多值得借鑒的地方。

除了純粹的娛樂價(jià)值之外，你在思考路線圖和構(gòu)建系統(tǒng)的過程中引入了人工智能加速主義，這是什么？

在我們的計(jì)算機(jī)峰會(huì)上，我們也在討論，我們?cè)?IBM 有沃森，我們引入了一些 GenAI 方法來幫助用戶在 Qiskit 中編程。我們?cè)谀抢锝艘粋€(gè)引擎來幫助用戶編寫我們將要預(yù)覽的代碼。另一件事是，將問題轉(zhuǎn)化為可以在物理硬件上運(yùn)行的正確電路是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。我們稱之為平移：如何將一個(gè)映射到另一個(gè)。

我們的團(tuán)隊(duì)實(shí)際上使用了人工智能方法來找到更優(yōu)的路徑。人工智能影響著我們加速量子的方式，這真的很有趣。還有另一方面，我們正在研究量子如何真正提高人工智能的分類方法。所以這些都以某種方式聯(lián)系在一起。

人工智能系統(tǒng)需求的爆炸式增長是否改變了你們的路線圖？一年前，還沒有 ChatGPT?，F(xiàn)在我們正處于這個(gè)階段的尾聲。每個(gè)人都在說人工智能無處不在。這個(gè)行業(yè)只是對(duì)流行語有所反應(yīng)。這對(duì)你有影響嗎？

這種人工智能的潮流確實(shí)是突然出現(xiàn)的，也是我們路線圖的一部分。這是一種創(chuàng)新，現(xiàn)在我們想把它融入我們想要推動(dòng)的產(chǎn)品中。所以從微觀的角度來說，確實(shí)如此。在更宏觀的意義上，我只是說，看到對(duì)計(jì)算能力的巨大興奮總是很酷。如果人們更多地關(guān)注人工智能，讓量子技術(shù)暫時(shí)擺脫困境，那就沒那么糟糕了。

量子一直被承諾解決一些問題：分子行為、蛋白質(zhì)圖譜。其中一些問題已經(jīng)被人工智能非常直接地解決了。人工智能在問題集方面的擴(kuò)展范圍或者它可以做的事情與想要用量子完成的事情具有競爭力之間是否存在重疊？

對(duì)于分子問題可以在這里解決，我不是最頂尖的專家。但我至少可以說，我們知道有一定規(guī)模和一定規(guī)模的問題，在超級(jí)計(jì)算資源方面，推高峰，推邊界，達(dá)到用戶實(shí)際可以模擬的最大極限。再一次，我不知道有多少可以用人工智能近似方法來觀察，但即使這樣，它仍然是近似方法。這就是量子的真正意義，它能讓人們以不同的方式看待它。

當(dāng)你看到你現(xiàn)在擁有的東西——你有合作伙伴，你有潛在客戶，你有感興趣的人——你對(duì)社區(qū)最大的興趣是什么？

有一些是使用不同的材料。例如，能源部，Oak Ridge 國家實(shí)驗(yàn)室，那些已經(jīng)在使用高性能計(jì)算的機(jī)構(gòu)。他們對(duì)使用我們的平臺(tái)非常感興趣。波音公司實(shí)際上已經(jīng)和我們合作了很長一段時(shí)間。他們只是在研究超級(jí)棘手的問題，比如材料的復(fù)合材料和材料層，以及如何最好地排列它們。它們有成千上萬的變量，這些變量是巨大的，在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上根本無法工作。我們一直在與他們合作，了解如何將他們的問題映射到量子。然后是金融服務(wù)業(yè)。你有很多參與者在關(guān)注投資組合優(yōu)化，試圖理解所有這些事情。

這始終是投資組合優(yōu)化。歸根結(jié)底，這就像波音公司在做一些很酷的事情和投資組合優(yōu)化。它總是潛伏在后臺(tái)的某個(gè)地方。

你可以把它想象成一個(gè)獨(dú)立的本地托管服務(wù)，他們可以與他們的研究人員、其他可能想要使用它的合作大學(xué)機(jī)構(gòu)建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)系統(tǒng)。這就是我的想法。我們有主要的數(shù)據(jù)中心和云訪問系統(tǒng)。還有一些其他的驅(qū)動(dòng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的因素。事實(shí)上，我們明年將在德國圍繞我們的系統(tǒng)建立一個(gè)歐洲數(shù)據(jù)中心，因?yàn)樵诓煌牡胤剑藗冴P(guān)心他們的數(shù)據(jù)是如何處理的。這樣你就不用把信息發(fā)送到海外了。因此，在這個(gè)層面上，我們當(dāng)然可以在如何管理用戶數(shù)據(jù)等服務(wù)方面建立這種靈活性。

你有沒有遇到過量子系統(tǒng)一號(hào)的客戶說，我應(yīng)該等一等的？這在量子超級(jí)計(jì)算機(jī)上是如何工作的呢？量子計(jì)算機(jī)是否存在升級(jí)周期？

即使有了我們的系統(tǒng)，我們實(shí)際上也隨著時(shí)間的推移對(duì)其進(jìn)行了升級(jí)。舉個(gè)例子，我們剛剛宣布，我們?cè)谌毡九c東京大學(xué)合作的系統(tǒng)升級(jí)到了 127 量子位的 Eagle 處理器。但是從量子系統(tǒng)一號(hào)到量子系統(tǒng)二號(hào)的基礎(chǔ)設(shè)施來說，是完全不同的。量子系統(tǒng)一號(hào)的偉大之處在于它首次展示了我們幾乎可以把這些東西放在任何地方，比如自助餐廳。你不需要在物理實(shí)驗(yàn)室里才能讓它們發(fā)揮作用。

人們知道量子計(jì)算機(jī)在那里嗎？有標(biāo)志嗎？

很難錯(cuò)過。這個(gè)玻璃盒子就是……實(shí)際上，有趣的是我們與供應(yīng)商 Goppion 合作，他們負(fù)責(zé)制作包裹《蒙娜麗莎》的玻璃來幫助我們建造系統(tǒng)的外殼。

量子系統(tǒng)二號(hào)也是。

量子系統(tǒng)二號(hào)是全新水平的基礎(chǔ)設(shè)施。但它是按比例設(shè)計(jì)的。這就是它固有的可升級(jí)性和模塊化。你想增加處理器的數(shù)量，增加低溫冷卻環(huán)境？我們可以這么做。像樂高，像模塊化的積木。你想增加控制電子設(shè)備的數(shù)量嗎？我們可以這么做。你想要增加與量子計(jì)算機(jī)交互的經(jīng)典計(jì)算量？我們也可以這樣做。這就是量子系統(tǒng)二號(hào)背后的理念，它實(shí)際上是為了在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中以模塊化的方式進(jìn)行可擴(kuò)展性而設(shè)計(jì)的。

因此，IBM 宣布推出新芯片、新超級(jí)計(jì)算機(jī)、量子系統(tǒng)二號(hào)和新路線圖。如果您只是一個(gè)普通人，并且正在關(guān)注超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度，那么您應(yīng)該注意什么？

必須注意這樣一個(gè)事實(shí)：開始并了解量子計(jì)算實(shí)際上并不難。明天可以使用一整套資源對(duì)量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程。我們已經(jīng)制定了這個(gè) 10 年路線圖，并且我們正在構(gòu)建這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)并推動(dòng)新一代芯片和系統(tǒng)的發(fā)展，我們希望培養(yǎng)未來的開發(fā)人員。因此，如果有興趣學(xué)習(xí)使用量子計(jì)算機(jī)并參與其中，那么這里有巨大的成長機(jī)會(huì)。我

要建立一個(gè)完整的行業(yè)，并將其構(gòu)建為一個(gè)與當(dāng)今最高性能計(jì)算機(jī)無縫協(xié)作的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，將需要大量的人才。