距離初創(chuàng)公司Rigetti Computing位于加州Fremont辦公室不遠(yuǎn)的地方，屹立著一個類似蒸汽朋克的機(jī)器。這個裝飾怪異的“怪獸”是通過電力供電的。沒有煤，也沒有水。據(jù)介紹，它是用來制造超導(dǎo)電子的。Rigetti借助這臺機(jī)器和密封在玻璃房實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的，價(jià)值數(shù)百萬美金的其他設(shè)備，旨在打造一種新類型的，運(yùn)行在量子芯片上的超級電腦。
Rigetti并不是這個想法的唯一踐行者，包括Google、微軟、IBM和Intel都有同樣的計(jì)劃。每一個灣區(qū)的初創(chuàng)公司都會告訴你，這是一個很艱難的任務(wù)，但經(jīng)過了多年的攻克，Rigetti的量子電腦似乎已經(jīng)邁進(jìn)了一個新的階段。所有被投資的初創(chuàng)公司都要面臨建立一種商業(yè)模式的挑戰(zhàn)。除此之外，對這個項(xiàng)目而言，則需要解決更多的技術(shù)難點(diǎn)。
Rigetti Computing打造的一個八量子位的處理器
Rigetti Computing擁有八十位雇員，為了推進(jìn)量子計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，他們已經(jīng)募集了7000萬美金。不同于電子計(jì)算機(jī)（或稱傳統(tǒng)電腦），量子計(jì)算是一種使用量子邏輯進(jìn)行通用計(jì)算的設(shè)備，它使用量子算法來進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，其存儲數(shù)據(jù)的對象是量子比特。該公司的創(chuàng)始人Chad Rigetti表示：“量子計(jì)算機(jī)將會衍生一個龐大的產(chǎn)業(yè)，世界上每一個大型的企業(yè)都在思考怎樣使用這種技術(shù)。”在成立這家公司之前，這個身形魁梧的物理學(xué)博士一直在Yale和IBM從事量子硬件的研究，2013年在Y Combinator的支持下，他們成立了這個企業(yè)。
根據(jù)《麻省科技評論》在2016年三月份的報(bào)道，Rigetti Computing公司已經(jīng)制造了有三個單位量子比特的量子計(jì)算芯片，代表了使用量子態(tài)的數(shù)位該量子計(jì)算芯片包含一種名為量子比特的連接設(shè)備，這代表采用精確的量子力學(xué)態(tài)的數(shù)據(jù)數(shù)位。它們可以像常規(guī)電腦一樣使用0或1進(jìn)行編碼——也可以同時(shí)有效進(jìn)入兩種編碼狀態(tài)。當(dāng)量子比特處于“疊加”交互狀態(tài)，它們可以采用常規(guī)計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的快捷計(jì)算。
從目前的狀況來看，沒有任何一個公司能夠提供萬事俱備的量子計(jì)算機(jī)，去執(zhí)行一些傳統(tǒng)電腦不能處理的任務(wù)，這對他們來說，還是有點(diǎn)為難。但谷歌承諾，會在五年內(nèi)將這個技術(shù)投入使用。IBM則提供了一個云平臺，并把其看做未來商業(yè)服務(wù)的一個預(yù)熱。他的目標(biāo)是讓開發(fā)者和研究院能夠借助布置在“Big Blue”實(shí)驗(yàn)室的原型芯片進(jìn)行研發(fā)。
在這個市場沉寂了多年之后，Rigetti又引起了一番爭論。在本周二，Rigetti Computing發(fā)布了他們的自有云平臺Forest，開發(fā)者可以在上面寫代碼模擬量子計(jì)算機(jī)，一些合作伙伴已經(jīng)獲得授權(quán)在其量子硬件上進(jìn)行開發(fā)。Rigetti告訴《連線》，他們在Fremont 的FAB1已經(jīng)開始制造量子芯片。
這家公司的創(chuàng)始人，在量子信息技術(shù)闡述和硅谷的商業(yè)演講中都擁有很高的天賦，在他之前的講演中提到，相對于其他航空母艦級別的競爭對手，他們很弱小，但這恰好是他們的優(yōu)勢。“我們是一個擁有緊急但是很清晰目標(biāo)的初創(chuàng)公司，我們?nèi)σ愿埃@是很多巨頭公司難以匹配的。”，Rigetti說。“例如谷歌是在開拓一條新的產(chǎn)品線，而我們是在尋找一個目標(biāo)”，他強(qiáng)調(diào)。
未來量子處理器的wafer
量子云
迄今為止，因?yàn)閷⑿畔⒕幋a成量子效應(yīng)能夠帶來很大的價(jià)值，很多企業(yè)在量子計(jì)算研發(fā)領(lǐng)域投入了很龐大的資金。在這個云平臺里，一個手掌大小的量子芯片能夠提供的計(jì)算能力是遠(yuǎn)超一組大型的超級電腦。Rigetti和谷歌、IBM、Intel一樣，認(rèn)為這會將云計(jì)算革命推到一個新的階段。裝備量子處理器的數(shù)據(jù)中心能被用來高效地執(zhí)行化學(xué)處理設(shè)計(jì)和藥品設(shè)計(jì)，也可以用來布置更高效的機(jī)器學(xué)習(xí)。
但到現(xiàn)在為止，量子計(jì)算芯片還是太小，而不能去超過傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，做一些更困難的任務(wù)。IBM發(fā)布過一個16量子位的處理器，這個元器件可以用來搭建一個量子電腦。谷歌想在今年達(dá)成一個50量子位的任務(wù)。但是Rigetti已經(jīng)做出了一個八量子位的芯片。他表示，他們的Fab1將會加速，以提高這個芯片的生產(chǎn)數(shù)量。雖然沒有人能夠確認(rèn)，但是據(jù)預(yù)估，我們需要數(shù)百位甚至更多的量子位，才能有效地解決一些化學(xué)研究問題。對于量子計(jì)算機(jī)來說，這其實(shí)不是一個很難實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
Rigetti的新云平臺Forest能夠支持很好的應(yīng)用。他的做法是通過采取措施，讓程序員可以為量子處理器寫程序，一旦這個技術(shù)走向成熟，他們就能發(fā)布?xì)⑹旨壍膽?yīng)用。Forest的設(shè)計(jì)支持使用量子計(jì)算器去獲得一個傳統(tǒng)軟件無法比擬的能力。這有點(diǎn)像一個計(jì)算機(jī)可以擁有一個獨(dú)立顯卡一樣，Rigetti認(rèn)為“混合模式”對這個技術(shù)走向現(xiàn)實(shí)非常重要。Forest允許程序員在一個36量子位的處理器上寫量子算法，并仿真。
被選中的合作伙伴可以很快透過Forest去了解其量子芯片的實(shí)力。這和IBM將其量子芯片放在線上的做法有點(diǎn)相似。從某個角度看，這和APPLE在iPhone面世之前，公開App Store的做法類似，但是Rigetti認(rèn)為這個技術(shù)不是同一個量級的，人們也有足夠的時(shí)間去調(diào)整。
該公司的技術(shù)主管Andrew Bestwick表示，為這些懂得這個硬件技術(shù)的人搭建一個社區(qū)，和打造一個成本同樣重要。兩者結(jié)合才能打造一個更好的生態(tài)。
位于Rigetti Computing辦公室的量子設(shè)備
Rigetti需要更多的錢和時(shí)間，還需要更多的“硬科學(xué)”才能打造一個成功的產(chǎn)品，但毫無疑問，最近的量子硬件已經(jīng)獲得了真正的加速和突破。悉尼大學(xué)的量子計(jì)算教授 Michael Biercuk表示。但我們依然還有很多問題需要搞清楚。
“進(jìn)入這個領(lǐng)域的商業(yè)玩家和初創(chuàng)公司都沒有改變這個行業(yè)的基本現(xiàn)狀”，他強(qiáng)調(diào)。“當(dāng)中一個巨大困難是在被封裝成大的集群的時(shí)候，量子位需要一個穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，但這個目前還沒達(dá)到”，Biercuk補(bǔ)充說。量子態(tài)是很“脆弱”，讓量子位存儲信息很有挑戰(zhàn)，這就需要研究員更全神貫注的投入。
在問到關(guān)于產(chǎn)品、客戶和挑戰(zhàn)的時(shí)候，Rigetti的創(chuàng)始人并沒有躲避。
“在過去，沒有人做過這樣的東西，至于社群和公司，我也不知道需要耗費(fèi)需要多久才能更進(jìn)一步”。該公司的投資人Vijay Pande表示不擔(dān)憂，他指出，在公司芯片真正投入使用之前，這個初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)獲得了收益，因?yàn)橛行┙M織和公司會付款去獲得在其上面進(jìn)行研發(fā)的授權(quán)。Rigetti已經(jīng)和NASA談過，后者也認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)會幫助提升其效率。
物理學(xué)家通過多種不同方式制造量子比特。但即使是學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和政府的研究人員聯(lián)合攻關(guān)，也僅得到少量的量子比特。一家名為D-Wave的加拿大初創(chuàng)公司已經(jīng)向包括洛克希德?馬丁（Lockheed Martin）和谷歌在內(nèi)的客戶銷售一種有一千余單位量子比特的芯片，但該項(xiàng)技術(shù)是否能夠體現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)尚未得到證實(shí)。
量子比特很難成組運(yùn)行，因?yàn)橛糜诖頂?shù)據(jù)的量子態(tài)極其精確，且設(shè)備間會相互干擾。瑞格提說他的公司已經(jīng)開發(fā)出一種可規(guī)模化的穩(wěn)定量子比特設(shè)計(jì)，并且可以使用常規(guī)芯片制造技術(shù)制造出來。
量子計(jì)算領(lǐng)域的其它研究人員也堅(jiān)信，量子比特技術(shù)已經(jīng)可以整合大量的組件。谷歌量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室和Rigetti提一樣使用超導(dǎo)量子比特，其負(fù)責(zé)人預(yù)言在未來幾年，他們將能夠開發(fā)出100單位的可靠的量子比特芯片。IBM、麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室（MIT Lincoln Lab），以及其它組織均開發(fā)出了高質(zhì)量的超導(dǎo)量子比特。Rigetti前就曾任職于IBM量子計(jì)算研究小組。
量子計(jì)算距離我們也算并不會太遠(yuǎn)。