萬字長文，IBM量子計算負責人Jerry Chow談量子計算的未來

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

Jerry 解釋了量子計算機的基本原理：量子計算機基本上是一種完全不同的計算方式。它依賴于量子力學定律，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。

普通的計算機——量子領(lǐng)域的人稱之為「經(jīng)典計算機」——比如 iPhone、筆記本電腦，甚至是英偉達的 GPU，都是通過對數(shù)據(jù)進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，這意味著當你測量它的時候，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，而是具有量子力學行為的元件。

為了讓這些新的量子計算機工作，你必須把它們冷卻到絕對零度以內(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 稱早期的量子計算機是「科學項目」，但他的目標是設(shè)計出人們可以使用的實際產(chǎn)品。

你會聽到 Jerry 從「實用性」的角度談論制造有用的量子計算機，也就是量子計算機開始突破常規(guī)計算機所能模擬的極限。IBM 一直在追求實用性。2016 年，它首次在云端推出了量子計算機，并將一號系統(tǒng)量子計算機交付給了世界各地的合作伙伴，本周，IBM 宣布了二號系統(tǒng)以及未來的路線圖。Jerry 介紹了他和他的團隊是如何為未來 10 年的應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升級版的量子處理器，它被稱為 IBM Quantum Heron。它有 133 個量子位。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訪問它。

我們還推出了 IBM 量子系統(tǒng)二號，并將其作為一種新的架構(gòu)，將我們的量子計算機擴展到未來。我們也在談論未來 10 年的路線圖。我們正在擴展這個路線圖，實際上，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，推進到下一個領(lǐng)域，我們想要推動量子計算的大規(guī)模發(fā)展。

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

我們甚至還沒有到解決實際問題的地步。

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)模的量子計算。我們使用了 100 多個量子位。今年早些時候，我們使用了一款名為 Eagle 的處理器，通過這款計算機我們可以看到一個特殊的問題，不能用經(jīng)典計算機的暴力破解方法來解決這個問題，但它也挑戰(zhàn)了高性能計算中使用的最佳經(jīng)典近似方法。有趣的是，現(xiàn)在量子計算機變成了基準。需要它來驗證近似經(jīng)典方法是否正常工作。當然這只發(fā)生在超過 100 個量子位的時候。

在 100 量子位時，一切都變了，不能使用 GPU 或任何一種經(jīng)典計算機來準確地模擬正在發(fā)生的事情。這就是為什么我們在這個階段稱之為效用規(guī)模，因為將量子作為一種工具，與仍然可以在經(jīng)典中做的事情相比，將會有這樣的反復。但這還有很長的路要走，我們要嘗試用量子來驅(qū)動價值，走向量子管理。

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

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

IBM 在量子領(lǐng)域有一個龐大的項目。其他大公司也這樣做——微軟、谷歌等等，他們都在這個領(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產(chǎn)品推向市場」？

進入這個領(lǐng)域是一個非常激動人心的時刻。你是否經(jīng)常聽說正在從底層構(gòu)建一個全新的計算架構(gòu)？這與傳統(tǒng)的經(jīng)典計算有著根本的不同。所以，肯定有很多風潮，但我也認為從競爭的角度來看，這有助于推動行業(yè)向前發(fā)展。

在 IBM，我們幾十年來一直處于計算的前沿。所以它在我們的血液里。路線圖和推動下一個重大發(fā)展的想法，以及計算領(lǐng)域的下一個重大創(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。他們試圖從對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，但最終的目標是從谷歌那里搶走一個客戶。量子計算還沒到那一步，對吧？還沒有市場份額可以轉(zhuǎn)移嗎？

當然不是那種規(guī)模。

但有競爭的量子客戶嗎？

當然，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)者到學生，再到財富 500 強公司，所有人都對它感興趣。舉個例子，我們在 2016 年首次將系統(tǒng)放到云端。我們把一個非常簡單的五量子位計算機和五量子位量子計算機放在云端。但它反映了量子計算方式的真正根本轉(zhuǎn)變。以前，必須是一個物理學家，在實驗室里轉(zhuǎn)動旋鈕才可能接觸到量子計算。量子計算在獲取數(shù)據(jù)，運行物理學家的代碼，不是在給電腦編程。

哇，這是向物理學家喊話。

好吧，我是一名物理學家，你不想看到我的代碼。但重點是我們圍繞它開發(fā)了一個完整的框架來實際部署它，并使其可編程。想想早期的計算機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，以及上面的應用層。自首次推出以來，我們在過去七年里一直在構(gòu)建它。在此期間，我們的平臺和服務擁有超過 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。這確實是我們在節(jié)目中談論的內(nèi)容。當它是一項業(yè)務時，就會產(chǎn)生一種強制功能，并且有一條增長路徑。量子似乎有一天會成為一項巨大的業(yè)務，因為它將解決普通計算機無法解決的問題。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，但你還遠遠沒有接近業(yè)務。

我想說的是，我們正在敲開商業(yè)價值的大門，尋找商業(yè)價值，因為特別是當我們在這個領(lǐng)域，我們知道它可以作為一種工具，與最好的經(jīng)典計算機相抗衡，有一些東西需要探索。很多時候，即使使用傳統(tǒng)的計算機，也很少有經(jīng)過驗證的算法可以驅(qū)動所有的價值。很多價值是通過啟發(fā)式，通過試錯，通過擁有工具并在特定問題上使用它來實現(xiàn)的。這就是為什么我們看到這個拐點的根本游戲規(guī)則改變者正在走向超過 100 量子位的效用規(guī)模系統(tǒng)，因為現(xiàn)在我們希望用戶能夠通過這個工具真正找到業(yè)務優(yōu)勢，找到適當映射到這些系統(tǒng)上進行探索的問題。

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，一點沒錯。

IBM 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是怎樣的？是如何運作的？

我們是 IBM 研究院內(nèi)的 IBM Quantum。IBM 研究院一直是整個 IBM 的有機增長引擎。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)這個非常線性化的產(chǎn)品之旅。在我們前進的過程中，這一切都融合在一起。因此，我們有機會在 IBM Quantum 中開發(fā)產(chǎn)品，我們把它放在云上，與 IBM 云集成。我們實際上是在推動這些東西向前發(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。我們團隊的部分人員專注于實際的硬件元素，一直到實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話，使這些處理器發(fā)揮作用同時控制電子設(shè)備，用經(jīng)典計算與之對話。這一切都需要結(jié)合在一起。

然后是軟件開發(fā)團隊。我們還有一個云和服務團隊，幫助我們提供服務。然后我們有應用團隊在研究下一個算法，下一個利用我們量子服務的新方法。我們也有更外向的業(yè)務開發(fā)團隊——試圖推動采用，與不同的客戶合作，解決他們感興趣的問題。我們團隊中也有一部分人在運營一項名為量子加速器的產(chǎn)品。它就像一個咨詢部門，與客戶一起為量子做好準備，開始了解量子計算如何影響他們，并開始使用我們的系統(tǒng)。

這些團隊都是平行的嗎？每個團隊都要向你匯報，還是有其他的組織？

不，所有這些人都要向我們的量子計算副總裁 Jay Gambetta 匯報。我負責系統(tǒng)部分。基本上，處理器的包裝以及它如何運行，為用戶執(zhí)行問題是我負責的部分。

IBM 的量子計算路線圖，非常激進。一臺真正實用的量子計算機需要數(shù)千或數(shù)百萬個量子位，對吧？

我們正在向所謂的大規(guī)模量子過渡，我想你指的是當你能夠進行量子糾錯的時候，糾正這些量子位中的所有錯誤，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)了一套新穎的糾錯代碼，大大減少了資源數(shù)量。

所以實際上，我們可能需要成千上萬個量子位，大約 10 萬個量子位，來構(gòu)建一個特定尺寸的基于容錯量子糾錯的量子計算機來解決一些問題。這也是路線圖的一部分。這就是我們在 2033 年對 Blue Jay 系統(tǒng)的進一步研究。但我們有具體的想法，要克服技術(shù)障礙，才能到達。

這就是目標。你將會達到比現(xiàn)在更大的規(guī)模。數(shù)量級。如今，該芯片有 133 個量子位，您需要增加到數(shù)千個?？膳碌氖?，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，在半導體領(lǐng)域我們叫他摩爾定律。英偉達和臺積電可能已經(jīng)克服了這個問題，而英特爾則在努力獲得下一個工藝節(jié)點，并增加晶體管密度。那么，量子力學中是否存在與摩爾定律等價的定律？

我們的路線圖展示了這種類型的進展。

我們也已經(jīng)建造了一個 1000 量子位的處理器，Condor。它的明確目標是突破我們在單個芯片上可以放置多少量子位的極限，突破我們在整個系統(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，以達到這個千量子位的水平。接下來你們在創(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，因為通過這種模塊化方法，有些人會問，我們可以將多少個晶體管放入單個芯片中？我們可以將多少個芯片放入一個封裝中？我們可以在系統(tǒng)內(nèi)打包多少個？因此，它們在整個價值鏈中都需要略有不同的技術(shù)創(chuàng)新。但我們并不認為它們不可行；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包之間的連接。這是我們計劃明年進行的 Flamingo 演示。

你能利用傳統(tǒng)計算機在過程方面發(fā)生的任何事情嗎？

是的。

就像臺積電達到了三納米，你就可以把它向前推進，或者這有什么不同嗎？

對于當今半導體領(lǐng)域發(fā)生的最新事情，沒有那么明確。但 IBM 涉足半導體領(lǐng)域已經(jīng)有幾十年了。幾年前，我們通過 Eagle 甚至實現(xiàn)了 100 個量子位，所取得的許多工作都是因為我們擁有根深蒂固的半導體背景。舉個例子，在 100 個量子位的情況下，挑戰(zhàn)是如何在芯片中連接 100 個量子位？在半導體中，標準的做法是增加更多的層，但在這些超導量子電路中做到這一點并不容易，因為它們可能會擾亂量子位。這可能會導致他們?nèi)ソ獯a。

但是由于我們在封裝方面的專業(yè)知識，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)來實現(xiàn)那種多層布線，并且仍然可以與這 100 個量子位通信。在過去的一年里，我們進一步發(fā)展，實際上達到了 1000 個。所以這種類型的半導體技術(shù)是根深蒂固的，我想說的是，幾十年的經(jīng)驗很重要。

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

為了制造下一代量子計算芯片，我們依靠先進的封裝技術(shù)，包括多層超導金屬來封裝和連接各種超導量子位。對于 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)造世界紀錄，執(zhí)行雙量子位門的質(zhì)量。所有這些都是在 IBM 的標準制造設(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，但我們的實際上只是基材上的金屬；它們是電路。它們很像在查看標準芯片內(nèi)部時可能看到的電路。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，對于超導量子位，你有一個量子位，它的諧振頻率為 5 GHz。

如果選擇了錯誤的材料，這些量子位的壽命可能會非常短。因此，當我們在 1999 年首次開始構(gòu)建超導量子位時，超導量子位的持續(xù)時間可能是兩納秒、五納秒。今天，我們已經(jīng)達到了接近一毫秒、數(shù)百微秒到一毫秒。數(shù)量上已經(jīng)長了幾個數(shù)量級。但這需要多年的發(fā)展。在幾百微秒的時間內(nèi)，我們能夠完成我們一直在討論的所有這些復雜操作，以推動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)知識取決于工程設(shè)計，取決于對材料產(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。

整個行業(yè)的情況如何？您認為其他公司的進展如何？

當我們想到競爭對手時，你可以想到平臺上的競爭對手，但我認為你指的更多的是硬件方面。

可以用一組簡單的指標來比較量子處理器的性能。就是規(guī)模：你可以得到多少個量子位，并可靠地構(gòu)建？質(zhì)量：這些量子位的壽命為你執(zhí)行操作和計算提供了多長時間？還有速度：通過這些量子處理器，你能以多快的速度執(zhí)行任務和解決問題？速度部分是量子處理器和經(jīng)典計算基礎(chǔ)設(shè)施之間的相互作用，因為它們彼此通信。沒有經(jīng)典計算機就無法控制量子計算機。所以你需要能夠輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)并在經(jīng)典方面進行處理。

規(guī)模，質(zhì)量，速度。我們使用超導量子位的方法，據(jù)我們所知，我們可以以一種非常強的方式擊中這三個量子位。規(guī)模，超過 1000 個量子位。利用現(xiàn)有的技術(shù)，我們已經(jīng)可以構(gòu)建多達 1000 個量子位。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)在一個大型設(shè)備上展示過了。然后是速度，就執(zhí)行時間而言，對于某些時鐘速率，我們是在微秒的數(shù)量級上，而其他方法可能要慢一千個數(shù)量級。

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

我認為總的來說，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。

在這一點上，與半導體相比是否恰當？

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

量子計算有商業(yè)壓力嗎？這對一家大型上市公司來說是很大的成本。

我認為關(guān)鍵是，我們的使命是把有用的量子計算帶給世界。我在這個領(lǐng)域已經(jīng)工作了 20 年了。我們從未如此接近能夠創(chuàng)造出真正有價值的東西。當你看我們的團隊時，我們都是為了這個使命而團結(jié)一致的。我們剛開始只是把它放到云端，建立社區(qū)。現(xiàn)在，我們從根本上把它看作一種工具，它將改變用戶執(zhí)行計算的方式。所以這里一定有價值，我也希望有價值。我們已經(jīng)看到了高性能計算社區(qū)是如何進步的，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)造價值。

人工智能的需求正在飆升。這個行業(yè)很火。我們要看看這些產(chǎn)品是否能持久使用，但消費者對它們似乎確實有需求。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。你認為量子系統(tǒng)會進入我們將在其上運行大量人工智能工作負載的領(lǐng)域嗎？比如未來的人工智能工作負載。

人工智能領(lǐng)域發(fā)生的事情是驚人的，但量子計算機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)以百萬計的芯片。但我們要建立這個基于量子計算的超級計算機，它將非常擅長某些類型的任務。所以我實際上看到的框架是，你已經(jīng)有了你的人工智能計算集群。今天人們運行工作負載的方式，是在自己的普通電腦上運行一些部分同時將部分工作被傳送到云，發(fā)送到超大規(guī)模機，其中一些將使用人工智能計算節(jié)點。

我們也看到了量子是如何進入的。它將成為整個云訪問領(lǐng)域的另一部分，在那里你將遇到一個問題，你將把它分解。你將有一部分運行在經(jīng)典計算上，一部分可能運行在人工智能上，另一部分將利用我們所說的量子中心超級計算。這是解決這部分問題的最佳地點。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)常談論混合云，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計算機。

我們現(xiàn)在已經(jīng)討論了很多關(guān)于超導的問題，超導需要一個非常冷的數(shù)據(jù)中心。對于任何在 IBM 數(shù)據(jù)中心之外的人來說，這種情況在相當長一段時間內(nèi)都不會發(fā)生。

我要說的是。當我在這個領(lǐng)域讀博士研究超導量子位的時候。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。這是一個物理實驗。在低溫學方面已經(jīng)有了一些創(chuàng)新，把它們插上電源，它們就能一直運行，它們可以運行多年，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。我們在波基普西有一個量子數(shù)據(jù)中心，它承載著我們大部分的系統(tǒng)，我們計劃進一步擴大它。

當你談論數(shù)據(jù)中心時，它的挑戰(zhàn)性要小得多。就像 AWS 可以讓你擺脫工作負載一樣。我敢肯定，IBM 對于它的云能夠做什么，以及你將允許用它的云計算做什么，都有自己的規(guī)則和規(guī)定。你快進量子，人們擔心有一天你會用量子破解 AES 加密，然后世界將崩潰，因為世界運行在 AES 加密上。你有沒有想過：有些事情是我們不應該允許人們做的？當我們構(gòu)建云系統(tǒng)時，我們應該確?？刂频轿?？

這種類型的討論肯定有線索，尤其是在整個社區(qū)。就我個人而言，我看到的是加密，我們已經(jīng)知道有量子安全的加密標準。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準更新到量子安全的標準。它們的存在。NIST 已經(jīng)批準了其中的一些標準，這主要是推動整個行業(yè)、銀行、商業(yè)采用這些標準的慣性因素。

我無法讓人們停止使用四字符密碼。你會和他們談談嗎？

是的，這就是挑戰(zhàn)所在。這幾乎是一個社會挑戰(zhàn)，需要克服才能實現(xiàn)。除去這些，如果我們看看量子計算機能做什么或不能做什么，老實說，我認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算方面做了什么。同樣，不是每個人家里都有一臺高性能的電腦。所以我們期望很多框架是非常相似的。所以我擔心在早期設(shè)置太多的保護措施會扼殺進步，扼殺早期的發(fā)展。

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

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，確實存在。量子有這樣的東西嗎？有沒有量子研究人員會說，「那個人失控了」？

不，我想說，我們還沒有到那個階段。但也有負責任的量子計算計劃。有很多事情都在關(guān)注它，我認為在從這些人工智能故事中學習目前正在發(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？

在我們的計算機峰會上，我們也在討論，我們在 IBM 有沃森，我們引入了一些 GenAI 方法來幫助用戶在 Qiskit 中編程。我們在那里建了一個引擎來幫助用戶編寫我們將要預覽的代碼。另一件事是，將問題轉(zhuǎn)化為可以在物理硬件上運行的正確電路是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務。我們稱之為平移：如何將一個映射到另一個。

我們的團隊實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)在我們正處于這個階段的尾聲。每個人都在說人工智能無處不在。這個行業(yè)只是對流行語有所反應。這對你有影響嗎？

這種人工智能的潮流確實是突然出現(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的產(chǎn)品中。所以從微觀的角度來說，確實如此。在更宏觀的意義上，我只是說，看到對計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，在超級計算資源方面，推高峰，推邊界，達到用戶實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 國家實驗室，那些已經(jīng)在使用高性能計算的機構(gòu)。他們對使用我們的平臺非常感興趣。波音公司實際上已經(jīng)和我們合作了很長一段時間。他們只是在研究超級棘手的問題，比如材料的復合材料和材料層，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)典計算機上根本無法工作。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。它總是潛伏在后臺的某個地方。

你可以把它想象成一個獨立的本地托管服務，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機構(gòu)建立一個網(wǎng)絡和生態(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)動區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的因素。事實上，我們明年將在德國圍繞我們的系統(tǒng)建立一個歐洲數(shù)據(jù)中心，因為在不同的地方，人們關(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，在這個層面上，我們當然可以在如何管理用戶數(shù)據(jù)等服務方面建立這種靈活性。

你有沒有遇到過量子系統(tǒng)一號的客戶說，我應該等一等的？這在量子超級計算機上是如何工作的呢？量子計算機是否存在升級周期？

即使有了我們的系統(tǒng)，我們實際上也隨著時間的推移對其進行了升級。舉個例子，我們剛剛宣布，我們在日本與東京大學合作的系統(tǒng)升級到了 127 量子位的 Eagle 處理器。但是從量子系統(tǒng)一號到量子系統(tǒng)二號的基礎(chǔ)設(shè)施來說，是完全不同的。量子系統(tǒng)一號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。你不需要在物理實驗室里才能讓它們發(fā)揮作用。

人們知道量子計算機在那里嗎？有標志嗎？

很難錯過。這個玻璃盒子就是……實際上，有趣的是我們與供應商 Goppion 合作，他們負責制作包裹《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)二號也是。

量子系統(tǒng)二號是全新水平的基礎(chǔ)設(shè)施。但它是按比例設(shè)計的。這就是它固有的可升級性和模塊化。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算機交互的經(jīng)典計算量？我們也可以這樣做。這就是量子系統(tǒng)二號背后的理念，它實際上是為了在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中以模塊化的方式進行可擴展性而設(shè)計的。

因此，IBM 宣布推出新芯片、新超級計算機、量子系統(tǒng)二號和新路線圖。如果您只是一個普通人，并且正在關(guān)注超級計算機的發(fā)展速度，那么您應該注意什么？

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

要建立一個完整的行業(yè)，并將其構(gòu)建為一個與當今最高性能計算機無縫協(xié)作的計算機平臺，將需要大量的人才。