如何看待清華大學、阿里巴巴在同一天發布了量子云平台?以及本源量子公司早些時候上線的量子云平台?
附鏈接
NMRCloudQ
專訪阿里雲量子技術首席科學家施堯耘:量子計算前途輝煌而任重道遠-博客-雲棲社區-阿里雲
作為對比,附上IBM的量子云計算平台IBM Q - Quantum Experience
以及國內今年早些時候上線的本源量子計算雲服務平台
謝 @Golden Horqin 邀請,以下答案沒有考證是否各家如自己所說真的接上了硬體。
寫在前面
我覺得如果說僅僅是提供了一個可以通過網路訪問硬體的平台,那麼我想這個意義是很有限的。個人覺得假如要做這樣的Cloud service需要起到如下作用:
1. 宣傳和為科普提供支持(這個可能是很多諸如IBM Quantum Experience,微軟的Liquid還有這個回答里提到的三個工作最初的目的)
2.探索和傳統硬體結合的途徑,在量子計算可以預見的早期(沒有達到可以糾錯的大規模量子計算,僅僅是類似於今年Google說的量子霸權這樣的規模)也許和傳統硬體的結合可以增強量子計算的實用性。比如今年有一篇PRL:Hybrid Quantum-classical Approach to Quantum Optimal Control (當然他們沒有用到量子云)。但是量子云服務可以為這樣的嘗試提供了方便的介面。3.結合經典的超算平台,為新的量子演算法提供驗證平台,並且在工程開發中探索未來的工業標準。這個是Project Q還有已經加入微軟的Troyer他們希望做的(這個是我聽說的。。。)4.吸引其它領域的,例如在傳統計算機體系結構,編程語言等領域的學者進入量子計算,開發出更優秀的編程語言,更方便的介面設計等等。那麼我們具體來看一下一些已有的平台
IBM Quantum Experience:
IBM應該是最早做這個的,他們提供了
1.實驗室的各種錄像(甚至還有VR),能夠讓你彷彿就在他們實驗室里一樣。
2.量子線路的編輯器(Composer)這個實際上和本源公司的量子編程語言或者量子線路的編輯器是很類似的。但是他們並沒有稱自己是量子編程語言,因為兩者如匿名答案一樣很不同。我在後面的段落里介紹。不過他們因為上線的早,硬體後端的選擇相對較多。如匿名答案所說,在這裡還可以選擇使用IBM修改的openqasm編寫量子線路。QASM是一個比較完整的量子編程語言,下面是示例代碼。可以定義門,測量等操作。
// Repetition code syndrome measurement
OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";
qreg q[3];
qreg a[2];
creg c[3];
creg syn[2];
gate syndrome d1,d2,d3,a1,a2
{
cx d1,a1; cx d2,a1;
cx d2,a2; cx d3,a2;
}
x q[0]; // error
barrier q;
syndrome q[0],q[1],q[2],a[0],a[1];
measure a -&> syn;
if(syn==1) x q[0];
if(syn==2) x q[2];
if(syn==3) x q[1];
measure q -&> c;
來在QIP的時候還看過他們的晶元,看起來IBM從後端到前端的量子計算相關的管理,技術實現都是很成熟的,應該是充分利用了公司優勢的結果。
3.社區/論壇(Community)這是一個方便大家討論提問的論壇,可以看到上面有非常多的非量子計算相關背景的人
4.Github,他們在Github上是有開源了一個SDK的(也就是軟體介面),語言為Python,恰好也是當前非常流行的語言,我認為這對於相關專業的人來說才是最實在的一個東西。QISKit/qiskit-sdk-py
5.從入門到深入的各種量子計算教程,圖文並茂,還可以結合其在線介面,甚至還有大牛的背書
從以上的幾個特點我們可以很明顯看出IBM這個產品的定位很明確:科普,為相關人士提供專業介面訪問自家硬體,吸引其它領域的人進入量子計算領域,降低門檻。
本源量子計算雲服務平台
這是本源量子計算平台提供的一些內容:
1.首頁類似於IBM的,也是主要提供教程,但是比起IBM的首頁缺少實驗室的視頻等詳細介紹(希望了解量子計算實驗科學家是如何工作的人可能就要失望了)
2.設計,類似於IBM的composer,提供了三個硬體後端(暫時不評價硬體哪家更好),也提供了量子程序。兩者在Grover搜索示例上,代碼形式沒有明顯區別。但是由於沒有發現本源的Github在哪裡,所以無從得知是否有一個完整的編譯器,從而能夠稱自己是一門語言。但是這一點IBM的opemqasm是完全公開的大家可以自己去看。
3.教程,不錯的中文參考資料。但是感覺寫作的人不是很專業,例如出現了如下的寫法,文章卻是網站的官方教程而非個人博客,也沒有註明作者。
我個人認為,如果要去理解量子計算本身的東西,數學的東西是逃不掉的。
配圖和與自家介面的交互相比IBM這樣的公司還有不足,這是IBM的配圖
這是本源的
當然以上可能還不是很明顯。no offense,但是想在這裡寫一些建議:
- 網頁能居中排版我覺得會更好一些
- 希望可以使用Mathjax來進行網頁上數學公式的渲染,這樣至少文字中可以有更加豐富的表達。IBM的是支持Mathjax的。
- 使用定製的CSS樣式表,我發現這個網頁似乎是套用新聞之類的CSS做的,源碼里的類名是news-content等news開頭的類,用別的樣式表來做排版上肯定會覺得不是很舒服。IBM的網站看起來像是有專人在維護的。
- 不要在英文語言下顯示中文教程,可以參考一些網站的i18n方式
4.留言,相比IBM的論壇這個板塊很雞肋。很難形成社群,並且沒有展示其它用戶提問和建議的地方,較為封閉,而且還需要填驗證碼。不截圖了。感覺會用的人非常少。
NMRCloud
登入以後看起來網站設計相比公司里的有些簡陋。不過不影響內容。首先能看到CSS大概都是清華的同學們自己擼出來的,還要趕各種別的東西,應該很辛苦了。很有誠意。具體的操作界面大概是最簡陋的,但是也可以理解。實際上假以時日也可以做的很好。然後話說openqasm的license好像沒有限制別人用吧,可以直接拿過來,這樣就更方便了。
教程還是coming soon的狀態。網頁有些地方還是中英混在一起的,希望以後能弄個中英文的選項。功能雖然不多,看起來能用(維護中)。就是不知道這一波學生畢業以後這個還有沒有人管了呢...
量子計算雲平台
和之前幾個平台比起來必須註冊才能使用,看起來還在很早期的階段,雖然說缺少教程等科普向的東西。但是也沒有文檔。
1.首頁有很炫的交互動畫,和專門設計的背景,說明網站是專門做的。主頁的html里可以看到全部使用alicdn,右下角有By 阿里雲字樣,說明是阿里雲團隊來做的網站支持。靠譜。
2.反應速度很快,畢竟依託了阿里雲。
3.現在我沒有物理機的使用許可權,不能測試。但是允許我使用模擬器。具體性能和晶元不好評價,不過進入之後彈出說明,要求要進行專業知識測試後才能使用。說明目前這個服務並不是面向科普的。
4.編輯器也僅僅支持量子線路的圖形化編輯器,另外量子語言編輯器不能選擇,看來是還沒有發布。3D線路預覽這個別的服務也沒有提供,不好說會是什麼樣子,我猜也許是超導線路可視化?但是有什麼意義呢?輔助實驗設計?
滑鼠移動到門上還會彈出相對應的矩陣形式,對專業人員也許會更方便。喜歡這個細節。
但是,阿里的這個網站雖然是自動調整比例的,但是在移動端有顯示問題,
希望可以支持移動端。因為IBM是支持的,我覺得阿里巴巴的這個產品做出來怎麼也得比IBM的好才行
可以加個對窗口大小的判斷,我覺得寫起來應該也不難。然後還希望能給網站標題量子計算雲平台加個到首頁的超鏈接。
綜上,阿里的這個服務定位似乎與前面的很不同,更加偏向專業的商用。但是還處於很早起的階段。在這裡我突然想起兩年前朱曉波老師(就是雲棲大會上和潘院士,阿里雲總裁,施堯耘老師站一起的)說希望能拉近量子計算理論和實驗的距離。因為很多理論大部分的實驗組是不了解的,但是實驗實現又是大部分做理論的不關係,也不了解的,這實際上有時候會造成量子計算這個方向上的一種割裂。Golden Horqin和匿名答案之間的火藥味我想就是這麼出來的吧。我想這個計算平台正如朱老師他們所說,是在朝這個方向邁進。目前本源平台上展示出來的量子程序確實不能說是一個量子編程語言,真正的量子編程,例如qasm大約長這種結構
然後這是微軟的Liquid
此外,實際上在國外這樣的工作很早就開始了。例如Project Q,甚至計算物理的大佬Troyer去微軟就做數值模擬的量子計算。Project Q的作者最近也來了中國參加阿里的會。相信不就的將來阿里的這個平台會有更強大的功能。
最後再列一個表吧
寫在最後
IBM目前做的最好最成熟。阿里巴巴的這個平台還在很早起的階段,但是看起來很靠譜。這兩個公司可以很明顯的看出來有一種當做產品在做的感覺,很專業。中科大量子信息重點實驗室和清華NMR的兩個服務作為高校的作品,可以明顯看出來產自高校,是很新奇的玩具,但可能還不是合格的產品。不能很好的滿足我一開始說的這些需求。(當然阿里巴巴的這個暫時也沒有滿足...)
no offense 一點點個人建議:
1.提供相關服務的SDK
2.更加詳實的中文資料和教程(其實我在知乎的專欄有存了一些作為教程草稿,但是今年真沒時間整理...)
3.更好的網頁排版,畢竟門面還是漂亮一些的好
然後目前的話,如果我需要用到(可能也確實有這個需要),我會選擇IBM Quantum Experience。
暫時想到這些,總的來說吸引大家關注到量子計算是好的,我想借著這樣的關注度,每一個在量子相關領域的專業研究人員也都有做好科普的義務,防止出現奇奇怪怪的誤解。但是在回答問題的時候還是要盡量保證自己的回答精確為好。比心。
10月12日更新,更正了一些說法。
針對一些答案說這幾個量子云平台是搞個大新聞,未來還很遙遠的論調我想提一些不同意見。別的組我不知道,就我所在的組來說,我們組做實驗是人停機不停,很多師兄都是在後半夜還在曝光和鍍膜,這工作真心累,但是大家也是真心努力,我不希望別人以為我們好吹牛而不工作。我們這麼努力加班加點有了現在的一些結果,讓公眾知道也是我們的責任,別的組有著差不多的成果說明大家也都是很努力的。一些答案態度極為輕佻,什麼編程語言只是矩陣的乘法,看似很有道理,卻忽略了這中間需要花費的時間和精力,如果那麼簡單那你為什麼沒乘給我看看?你肯定還知道晶體管就是源漏電極加個Gate呢,那你做一個我看看。
至於現在的量子計算機,確實離最初的可以實現Shor演算法的量子計算機目標還很遙遠。根據最新的糾錯演算法,實現Shor演算法需要一億個比特。這在現在還不可想像,一億個比特需要的超導晶元大搞要一平方米,這麼大的稀釋制冷機就很難製造,外圍的控制線路比如需要的微波源也需要這麼多就更難想像了。但是,根據Google在Nature上發表的論文表示,50個比特的小型量子計算機可以進行尋找最優解、分子模擬等工作,對機器學習、化學製藥有著巨大的潛在應用和商業價值。所以現在國內做的這項工作和取得的進展都是很有意義的,未來的三到五年內,我們也會具備做幾十個比特的量子計算機的能力,這不是吹牛,因為這已經沒有什麼原理性的困難了。
對於更大規模的量子計算機,新的體系和解決方案仍有待提出,也是未來發展的方向,回首過去攻克的難關,對未來我們不能望而卻步,成功或失敗,說者隨意,做的人還是要埋頭苦幹,與君共勉。
下面是原答案。
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首先祝賀一下,這代表我們國家在量子計算方面有了非常大的進展,國內同時有三個組可以搭建小型的量子計算機並能夠在網路上開放給用戶使用。
提到量子云平台,最早在網路上搭建這個平台的是美國的IBM公司。在2013年美國Martinis組(現在在Google負責實現50個量子比特的量子計算機),基於超導量子比特實現保真度超過99.9%的單比特和兩比特操作之後,多比特的擴展使得實現5-10個量子比特的量子計算機成為可能。關於保真度和量子計算機的分類可以看我之前的回答https://www.zhihu.com/question/49487875/answer/116303391,2016年5月,IBM發布了5比特量子云平台,在這個平台上用戶既可以使用真實的量子計算機進行量子操作,也可以使用雲平台上基於經典計算機編程的量子計算機模擬器進行量子計算機的體驗。主要的界面如下:
上面這個圖中的線路圖就是量子線路編輯器,右側Gates表示的是編輯器中的操作符號,同時點擊QASM可以看到用於量子模擬器的量子編程語言。今年,他們更新了兩台線下的量子計算機,其中一個含有16個量子比特,用戶是可以免費使用的;另外一個含有17個量子比特,但是需要付費。可以說,IBM公司在量子計算機的商業化道路上邁出了堅實的一步。
然而,僅僅時隔一年,清華大學、阿里巴巴、本源量子計算公司分別上線了類似的量子云平台,標誌著我國從高校(清華大學)到大企業(阿里巴巴),甚至初創的企業(本源量子計算公司)也具有能力在未來和國外的量子計算機公司進行競爭的能力。不過其實,這三個量子云平台各有千秋,我在這裡給大家介紹一下。
上圖是清華大學的量子云平台,與IBM採用的超導量子計算機不同,清華大學的量子云平台採用的是核磁共振量子計算機,包含了四個量子比特,保真度超過98%,還沒有達到容錯量子計算的要求。這種量子計算機和後面提到的兩種不同,並不能得到有效拓展並進一步實現更多比特的量子計算,所以這個只能作為現階段的演示。
這個是阿里巴巴在雲棲大會上發布的量子云平台,其背後依靠的應該是他們的十比特超導量子計算機。不過,他們的網站現在也只能進行基於模擬器的量子計算體驗,可以通過量子線路編輯器進行編輯,但不能進行量子語言的編程。
這個是本源量子公司的量子云平台,是依託中國科學技術大學中國科學院量子信息重點實驗室成立的量子計算初創公司。這個雲平台採用兩種不同的量子計算機:六比特超導晶元和兩比特的半導體量子晶元,這兩種晶元和雲平台的聯繫還在搭建中。但是基於模擬器進行量子計算體驗包括量子線路和量子語言的編程操作早在8月中旬就已經實現了。下圖是該公司開發的量子編程語言:
綜合以上來看,這三家量子云平台都還沒達到IBM去年的高度。清華的NMR樣機只有四比特,而且未來不見得會拓展比特數目,功能受到限制;阿里巴巴和本源量子計算公司雖然還沒連接真實的量子計算機,但他們做的都含有現在被業界廣泛採用的超導量子電路量子計算機。在網站的搭建上,清華還沒有可視化的量子線路界面,阿里巴巴還沒有量子語言的編程,本源量子公司做的還是最早而且最全面的,這兩個都有。另外,本源量子是一家初創公司,歡迎大家關注,附本源量子計算公司的招聘帖:未來已來 乘風破浪 | 本源量子計算公司招聘
利益相關:本人在中國科學院量子信息重點實驗室讀博O(∩_∩)O,我們的量子云平台還提供量子計算的介紹和案例教學,歡迎大家訪問本源量子計算雲服務平台!
這是量子計算的介紹,感興趣的可以看我專欄文章http://zhuanlan.zhihu.com/siliconqc,不過這個網站會更全面一些。 這個是量子演算法的線路搭建演示,簡單易操作!歡迎大家學習嘗試!應該指出,目前只有清華的平台真正和實驗平台對接了。其他兩個上線的部分只是算個矩陣乘法,根本不能算是上線。
更新:10/12 回復@Golden Horqin
非常理解你們團隊為這個項目付出了很多努力,但是學術問題要進行學術討論。一、沒有和真實量子計算機相連、只提供理想量子線路模擬的號稱「量子云平台上線」合不合適?
不合適。應該說發布。
這就像蘋果宣布iPhone在網上商店上線(而不是發布),結果3個月後才能買到一樣。
理想量子線路的模擬就是矩陣乘法,按照QASM序列一個個乘就可以了。這個事情就是這麼簡單。知道晶體管的概念當然不一定能造出來的原因是這個問題很難,而之所以說只有矩陣乘法,是因為在目前提供的模擬qubit這個數量上,就是這麼trival的事情。
那什麼是超越矩陣乘法的量子線路模擬呢?一方面,像IBM或者清華團隊所提供的有結合實驗具體系統、有退相干效應的模擬。另一方面,像在阿里巴巴大會上介紹了的ProjectQ一樣,使用很多高性能計算技術,保持了模擬45qubits的世界紀錄的模擬方法也是。
至於沒有量子計算機後端,能不能稱為量子計算雲平台上線,我相信答案是顯然的。最多叫「使用經典計算機模擬的量子計算體驗平台」上線。
二、 關於「量子編程語言」
目前有些標榜開發量子編程語言,實際上做出來的是一個量子門的序列,和編程語言有很大差異。10幾年前MIT的Isaac Chuang已經完全設計好了 https://www.media.mit.edu/quanta/qasm2circ/ 這玩意只是一個標記語言,它的全名是
QASM is a simple text-format language for describing acyclic quantum circuits composed from single qubit, multiply controlled single-qubit gates, multiple-qubit, and multiple-qubit controlled multiple-qubit gates.
後來IBM又做了修改,還開源 https://github.com/QISKit/openqasm/tree/master
應該說,在QASM標記語言上,已經是有了國際標準的。
1. 既然只是一段sequence。說成編程。這不合適。
2. 國外已經完全做出來且沒有任何改進空間的、開源的東西。在一個商業公司內自己重新造個輪子並新取名字,還不引用或者說明,也不合適。在阿里巴巴雲棲大會上,有應明生教授和Damian Steiger的報告。關於到底什麼是真正的Quantum Programming Language和Quantum Software,他們會給你一個很好的答案。
應老師從非常早之前就開始思考量子編程到底應該是什麼樣子,有非常多突出的工作,甚至還有量子編譯。這才是量子編程語言。
三、關於對量子計算是否有用的質疑:
對量子計算能否實現規模化、容錯,這是一個學術問題。懷疑論者從Shor提出糾錯碼之前開始就有。但發展到現在,從理論上來說,實現規模化的通用容錯量子計算沒有任何障礙。不管是Surface Code還是配合Magic State distilliation。正是20多年來理論組和實驗組的不斷努力才讓我們來到了今天。每一步都是有益的嘗試。確實,量子計算的實現還有很多很多困難需要克服。但沒有任何fundamental limit告訴我們量子計算機無法實現。(對這一點,可以閱讀Scott Aaronson的相關博客)
絕熱量子計算對一些特定問題實現的加速是用能隙嚴格證明了的。值得爭論的是類似於D-wave的系統,但近幾年的發展基本上可以確定其存在一定的advantage。
不糾錯的系統也存在Quantum Advantage,是可以用於執行不平凡的有用的計算任務的。比如Farhi的Quantum Approximate Optimization Algorithm和IBM最近在Nature上演示的用於量子化學的Quantum Variational Eigensolver。這類演算法的特點是對雜訊的要求沒有容錯量子計算那麼高,即使有雜訊也可以得到比較好的結果。毫無疑問,實現多量子體系的精確操控(量子計算)是人類文明的巨大成就,沒有來自學術界努力和工業界的支持,是不可能實現的。不管是哪個組,我們都應該為他們取得的成就喝彩。尤其最後,要為阿里巴巴對量子計算的巨大投入點贊!我針對清華組的說兩句。
NMR是系綜編碼,靠利用多能級轉化為多比特編碼狀態,沒有真實的單個比特多個比特,更不具有計算機最重要的可擴展性,其餘再好也是空談。
Vandersypen和Chuang早在1998年就利用NMR實現了量子演算法。Experimental realization of a quantum algorithm.但問題是為什麼Vandersypen後來都改用量子點了呢?以及其他各個組把目光轉向了超導比特、離子阱、量子點體系。
清華組在該領域的繼續探索,作為一種堅持值得鼓勵,但是這個領域將近20年來已經沒有什麼進展。所以我更加青睞於像IBM這樣更具有前景並且已經有所成果和突破的量子計算平台。
目前國內各個機構爭相在中國量子計算這畝處女地大展拳腳,力爭趕超歐美是好事,但決不可自怨自艾,更不可大張鼓吹。希望各路媒體也要適當宣傳,注意形象。
我來澄清一下,清華大學的核磁共振量子云計算研究組發布的網路服務
http://nmrcloudq.com/zh-hans/
是基於清華大學物理系龍桂魯教授組內的核磁共振量子計算平台的,物理層就是實實在在的量子計算,並自帶核磁共振量子計算模擬器。註冊用戶可以從網頁上下達命令,控制核磁共振譜儀完成量子計算任務,並下載計算結果數據以及可視化的圖表。我們的服務輸出默認使用量子態重構,滿足用戶所有的信息輸出需求,無需用戶自行設計量子測量輸出方案。
對核磁共振量子計算系統來說,除了擴展性不好,總的來說是一個很好的體系,它發展出的很多方法已經推廣到其他體系中。做量子計算實驗研究的大牛比如加拿大滑鐵盧大學IQC(世界上最大的量子計算研究中心)的創始所長Ray Laflamme院士,中科大的杜江峰院士,過去二十年一直都在做這個方向。這個問題必須要回答下~
首先為陸神和我們組的學長打電話!正如上面某不願透露姓名的知情人士( ﹁ ﹁ ) ~→【手動斜眼】的回答所說,暫時只有清華的平台真的和核磁共振平台對接了(其他兩家機構,我不是很清楚,但是如果把可視化的的量子線路叫做編程語言,實在不妥。看看應明生老師研究的量子遞歸,就知道對於量子計算機構造語言也很不容易)。具體的故事(包括大家怎麼想起做這個事情)可以看我老闆 @尹璋琦 的文章,作為內測用戶(hhh),下面是一個簡單的評測~
註冊登陸後可以在這裡提交一個量子線路~雖然不是可視化的,但是語法十分簡單,而且學長寫的規則很清楚
提交了之後就可以在我的任務里查看啦,不過需要一定的時間進行運(pai)算(dui)
據開發者們說,現在保真度還有點小問題,可能是打脈衝打的不太對?不過經過加班加點,現在已經可以看結果了
不管怎麼說,量子計算不單單是物理學家的遊戲,尋找更好的物理實現和開發出能供一般人使用的平台都是很重要的。IBM的平台上線之後,這方面在國內還是有很大的空缺,不過現在有很多人在這方面努力(我們也做了有益的嘗試?)~
10月14日更新
這次更新主要針對性講一些細枝末節性質的技術問題,嘗試一下能不能稍稍解釋實用化量子計算遙遙無期的原因。對細節沒有偏好的同志推薦直接看原答案。
線性量子計算一個核心問題是可擴展性 scalability。簡單的講,就是要有大量的量子比特,這些量子比特還得是在某種意義上「聯通」,而且在這大量的量子比特上還要能跑數目巨大的量子邏輯門操作,跑的時候保真度得高,還要求做完這些操作之後能可靠的讀出。啊我說了讀出,沒錯,量子比特是概率讀出的,想像一下一千個量子比特的高效讀出問題,世界真是太美好了。
現在新聞里報的那些個量子比特,都是物理比特,感興趣的同學可以尋找一下他們分別的CNOT門的保真度,然後思考一個問題: 跑完一千個CNOT門以後,這結果還能不能相信。
真正承擔可靠運算的只能是邏輯比特。通俗的講,在邏輯比特上的單量子門和雙量子門保真度為1。一般認為邏輯比特由多個物理量子比特搭載糾錯演算法實現。業界目前對邏輯比特的實現方案目前並無一致意見。恐怕我們每一個對量子計算科學有熱情的人,總會有半夜問自己邏輯比特怎樣能搞出來的時候。
順帶搞一點私貨,我個人的一點小小感悟: 科普是科研工作者的天職,但吹牛和忽悠不是。
以下為原答案-------------------------------
這個是個嚴肅的問題,也許十年之後我自己都會覺得我現在的看法可笑。科學發展過程中,昨天的junk變成今天的treasure,昨天的treasure變成今天的junk,都是正常的事情。
以下是個人看法,博諸君一笑耳。
坦率的講,量子計算現在處於起步的起步的起步的階段。誇張的講,連閻王殿門口的小鬼的武力特長還沒摸清楚,更不用說去和大魔王PK了。
具體而言,現在所看到的這些熱鬧的多量子比特系統只是物理量子比特,而非邏輯量子比特。在搭載糾錯演算法的邏輯比特可規模化之前,在線路模型量子計算的框架下並沒有什麼哪怕實現簡單演算法的可靠可重複的計算系統。然而,在另一條道路絕熱量子計算上,是否已經實現了相對於經典計算機的量子加速仍然是高度可疑的(關於這一點,可參考一個較新的工作 Synopsis: Quantum Annealers Limited by Temperature)。
現階段對於量子計算的實驗,更多的關注點在基礎物理研究的方面。從目前各個領域的進展來看,也確實是得到了許多新物理開發了許多新實驗技術。說的難聽點,相當於掛羊頭賣狗肉吧。實用化的量子計算遙遙無期。
物理學的發展史,時常是靠突破性進展推動的。如果不是在半導體物理取得長足進展從而發明了半導體三極體,就沒有大規模集成電路。也許在遙遠的未來某種形式的量子計算機普及的時候,人們會很輕鬆地說,XXXX技術使得量子計算成為可能; 遺憾的是,我們現在似乎還不清楚XXXX是啥。
什麼,量子云平台?人家狗大戶造倆高端玩具逗你玩,不要太當真。天天震驚的,建議去加入UC。什麼,我們國家取得重大進展?在這樣的可能持續幾十年幾百年的困難學科的面前,搞一點騙騙VC的網頁,在雜誌上灌灌水,然後就請來香港記者跑一番,實事求是的科學態度還要不要講了?個人情感上來講, 雖然我也是一個樂觀主義者,在退休前能看得見一點點紮實的微小的工作就已經很不容易了。
我也很絕望啊。
怎麼都這麼有禮貌啊……清華那個就是個玩具沒什麼好說的,但至少是個能拿在手裡的玩具,而且勇敢地暴露出了末態悲慘的 fidelity。現在是時候來噴科大了。對,我就是對科大那幫做量子信息的人懷有極大惡意,感覺我懷有偏見,特別是覺得量子通信是中國希望的人就別看了。
Golden Horqin 那個回答是什麼玩意…自己發的廣告嗎?寫的這麼蠢不怕被老闆打死嗎?
之前聽說科大為了搶首發搞了個空殼聲稱中國第一,就這東西?我以前就發現科大放出來的和量子信息相關的新聞就統統含有嚴重故意誤導成分,我需要仔細觀察才能知道真正發生的事情是什麼,但是現在我發現自己認知的下限又成功被刷新了。
那個所謂的量子編程語言不就是彙編一樣的東西么。。。給機器碼(矩陣乘法)起了個英語名字而已。雖然以前聽應明生講他那套東西時感覺搞這個的人腦袋裡面都長了液泡(在一個只能控制幾個 qubit 並且可擴展性不明的年代思考這種東西是非常奇怪的),但那個好歹是 non-trivial 的。你這個完全是個矩陣乘法模擬器,每一條指令翻譯成一個矩陣乘上去,除此之外沒有任何東西(剛才想起來真能高效模擬幾十個 qubit 也不容易,就去試了一下,發現 20 個以上 qubit 的模擬器都沒對外開放鬼知道到底做沒做,20 個 qubit 加兩三層門進去要麼伺服器繁忙要麼半天都沒結果,恐怕真就是個暴力的矩陣乘法模擬器)。不知道為什麼還好意思問既然這麼簡單為什麼沒人寫,我現在可以告訴你:因為把一個耗時按分鐘記的,作業題水平都不到的東西包裝好發布出來實在是太丟人了。不過往善意的方向想的話,之前確實領教過一些物理系同學令人稱奇的編程水平,假如開發這個的人也是那樣的話可能確實是辛辛苦苦地花了海量的時間與精力寫出來的吧:)
寫模擬器寫了很久還拿出來吹只能說明水平太差的話,更惡劣的是現在這個平台完全在騙人。在創建新的項目時可以選擇超導晶元,但是計算並不是通過調用真正的硬體完成的,實際上還是模擬的。可以很容易地試出來只要最後輸出結果理論是 computational basis,那麼測量結果就沒有任何隨機性,哪怕我在中間加了一大堆 CNOT。
當然啦,模擬退相干又不是不行,你們也可以連夜趕一個退相干模擬器出來,然後聲稱自己已經造出來了。不過嘛照現在這種水平寫出退相干模擬器不知道要等到哪年去了:)
已經懶得吐槽了,每次取得一點進展就說成取得非常大的進展,能不能實事求是一點。
不談別的, 來說說實現矩陣運算的實現難度
最高票答主說
一些答案態度極為輕佻,什麼編程語言只是矩陣的乘法,看似很有道理,卻忽略了這中間需要花費的時間和精力,如果那麼簡單那你為什麼沒乘給我看看?
本源那個系統當時我試著用了, 隨手畫了幾個門最後居然測量結果出了100%塌縮到某一個態上, 從這一點看應該沒有使用隨機數模擬量子過程, 而是使用末態直接給出的分布.
比特較少的情況下, 比如6個量子比特開一個2^6=64維的復矢量即可, 佔用內存不大. 這其中最複雜的量子門估計就是任意兩位的控制門了, 我用matlab寫了一個. 隨手寫的, 沒花太長時間去想怎麼優化, 用了cell和兩重循環, 計算效率估計不高, 給定參數後, 我的i7-6500U的筆記本matlab 2017a生成這個64*64的U操作矩陣總耗時不到0.01秒, 估計如果用了C會快更多, 上線估計就是做了個前端頁面.
而據我使用, 本源那個系統提交任務之後還需要等待, 不知道是用戶太多了還是什麼原因; 或者, 難道整個計算過程是用php之類的東西寫的? 我不太相信會有很多用戶在上面跑十比特以上的程序.
代碼如下, 據我驗證應該沒寫錯.
function A = CNOT(control,target,n)
%control為控制位編號,target為受控目標位編號,n為比特數
if n &>= 11
error("There are too many qubits ! The memory cannot bear it !");
end
flag_control = zeros(n,1);
flag_target = zeros(n,1);
flag_control(control) = 1;
flag_target(target) = 1;
combine = [1 1;1 2;2 3;2 4];
cnot = cell(1,4);
cnot{1} = [1 0; 0 0];
cnot{2} = [0 0; 0 1];
cnot{3} = [0 1; 0 0];
cnot{4} = [0 0; 1 0];
A = zeros(2^n);
combine_temp = cell(1,n);
for j = 1:4
for i = 1:n
if flag_control(i) == 1
combine_temp{i} = cnot{combine(j,1)};
elseif flag_target(i) == 1
combine_temp{i} = cnot{combine(j,2)};
else
combine_temp{i} = eye(2);
end
end
temp = combine_temp{1};
for i = 1:(n-1)
temp = kron(temp, combine_temp{i+1});
end
A = A + temp;
end
據網站說, 在線模擬最多可以支持多達30個比特的線路, 如果這樣分析, 不大可能是用矩陣運算完成任務的, 上面這個程序我讓n等於19的時候, matlab給了我這樣一個消息.
錯誤使用 zeros
請求的 524288x524288 (2048.0GB)數組超過預設的最大數組大小。創建大於此限制的數組可能需要較長時間,並且會導致 MATLAB 無響應。有關詳細信息,請參閱數組大小限制或預設項面板。
所以我猜測背後的計算方法應該是直接從矢量出發, 一步一步做變換得到最終量子態的.
都是在蹭熱門吸引眼球,還是等著看誰先做出來50比特吧。。
以前愛因斯坦以相對論聞名世界,現在他以「幽靈般的相互作用」聞名世界。以前費曼以路徑積分,費曼圖聞名於世,現在費曼以量子模擬和量子計算機為人所知。 一些物理學家之所以偉大,在於他們用光輝的思想照亮世界,而不是將人們帶進一個個的潮流。 這些事情如果成了,還OK,如果沒成,等幾十年後,利益相關者退出輿論的舞台,這些都將成為後來人的笑柄,人們會反思,這是一個多麼荒唐的年代!
這有什麼好去評論的?我更在乎的是未來幾年或幾十年的發展成果,現在評價好與壞不是天方夜譚嗎?不過,有總比沒有好,只要有了就有可能性。
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