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IBM找到锂离子电池替代品量子计算机不再中看不中用

2020-01-14

编者按:本文来自魔铁的世界,作者 魔铁,36氪经授权发布。

一般人中,懂量子物理学的屈指可数;在电脑界,量子核算机也是独孤求败般的存在,我们都知道它很牛,但怎样个牛法,却很少有人知道。说刺耳点,量子核算机现在仍是姿势货,还没体现出商业化价值。

2019年,法国蒙彼利埃大学的理论物理学家米切尔·达亚科诺夫,在电子与核算机工程的旗舰期刊IEEE Spectrum上发表文章认为,“我们为何永久也不可能造出有用的量子超级核算机”。俄克拉荷马州立大学量子核算专家萨布哈什·卡克也认为,由于难以处理硬件随机误差,人类很难造出具有有用价值的量子核算机。

量子核算机界的老司机IBM显着不信这个邪。

在CES2020展会上,IBM宣告现已和戴姆勒协作,运用其量子核算机资源研制新式锂电池,以替代现有的锂离子电池。

IBMQ

现在,IBM的量子核算机IBM Q现已对三种不同的含锂分子完结了建模,使研讨人员能够更好地了解它们在电池中储存电能和开释电能的功用。现在,通过量子核算机的辅佐,IBM发现用于制造新式锂电池的电极材猜中,最有出路的是锂硫。根据研讨,用锂硫做电极的电池将比今天的锂离子电池能量密度更高、充放电寿数更长、制造和运用本钱更低,其完美程度,就像硅之于集成电路。

传统的超级核算机只能够对简略分子进行这种仿照,但需求许多的核算才干和时间,而且跟着被仿照的分子越来越凌乱,发生差错的可能性也会逐渐的大。

那么,量子核算机凭什么比传统超级核算机更高效呢?

传统电脑最小的信息单位是比特,1位比特要么标明0,要么标明1。要标明更多的信息,就必须用到更多的比特位。但关于量子核算机来说,由于叠加态的存在,1个量子比特能够同时取0和1两个值。所以,在传统电脑的二进制运算中,量子比特的取值多达4种。也就是说,假如要遍历0和1这两个比特的全部值,在传统电脑中有必要进行4次运算,但在量子核算机这儿仅仅需求1次。

Google的量子核算机,其Sycamore处理器具有54量子比特。大圆柱体是用于使核算机坚持极冷情况,保证外界能量不会烦扰超活络量子比特。

正是由于量子叠加态的特性,使得量子核算机对指数等级的并行核算有巨大的速度优势,在处理特定问题时优势出色。前面说的IBM Q对含锂分子的化学性质研讨就归于并行运算的商业化运用。

不过,要等到锂硫电池走入千家万户,还需求一段时间,至少2020年不可能了。

在量子核算机的商业化运用上,IBM一贯走在前列。

图为Google量子核算控制线,这种材料非常宝贵,每段的本钱约为1,000美元。

2016年,IBM发起“量子领会”项目,仅到2018年末,就有大约10万人领会了量子核算的魅力。美国能源部部下的多家实验室逐渐的变成了IBM量子核算的客户。这次和戴姆勒协作研讨新式锂电池,不过是IBM量子核算机商业运用的许多客户之一。

Sycamore量子核算芯片。左面是与外界通讯的控制器接口;右边是核算芯片。

美国现在在量子核算机研讨和商业运用处于抢先位置,我国则处于追逐情况。现在,我国最先进的量子核算机有20个量子比特,而IBM Q具有53个量子比特,谷歌Sycamore量子核算机有54个量子比特。在信息时代,量子核算技能一旦打破,掌握这种才干的国家,会在经济、军事、科研、安全等领域灵敏建立全方位优势。

据《第一财经》报道,中科院量子信息与量子科学技能创新研讨院副研讨员张文卓介绍,量子核算机的研制政策分为三个阶段:

第一个阶段是“量子霸权”阶段,现在美国在“量子霸权”的争夺中暂时抢先,我国估量在2020年左右完结“量子霸权”的科学政策,缩小与美国的间隔;

第二个阶段是有用化量子仿照机阶段,完结数百个量子比特相干操作的专用型量子核算系统,运用于具有有用价值的组合优化、量子化学、机器学习等方面,教导新材料规划、药物开发等;

第三个阶段是通用可编程的量子核算机阶段,能够相干操作数亿量子比特,完结可容错的量子核算机,能在经典暗码破解、大数据查找、人工智能等方面发挥巨大作用。

Google量子核算编程。图中屏幕闪现了发送到Google量子核算机的实践数据处理指令。

现在,我国在量子核算研讨上加大投入,其间量子信息科学国家实验室耗资100亿美元,计划于2020年打开。

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