一位耶鲁教授，在和大公司比谁最快造出第一台量子计算机

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旧金山电 — 世界各地的科学家都在努力研发首台量子计算机，而罗伯特·舍尔科普夫（Robert Schoelkopf）教授始终走在技术的最前沿。如果这一目标得以实现，量子计算机将利用神奇的量子力学原理，来处理普通计算机永远无法解决的问题。

Google、IBM、英特尔公司三大科技巨头早已展开了激烈竞争，希望研发出自己的量子计算机，从而大大加快制药、人工智能等领域的发展。此外，一家硅谷的初创企业 Rigetti Computing 也加入了角逐。不过，他们运用的技术其实都基于耶鲁大学教授舍尔科普夫和另外几位物理学家的研究成果。虽然此前并未受到广泛关注，但如今，以上 4 家科技公司又迎来了一位新的竞争者，他就是著名的罗伯特·舍尔科普夫教授本人。

舍尔科普夫和另两位耶鲁大学教授的研究鼓舞了无数业内人士。现在，他们也创立了自己的量子计算机公司——Quantum Circuits。

公司总部位于康涅狄格州纽黑文市，离开耶鲁大学不远。它现已获得 1800 万美元融资，投资方包括红杉资本（Sequoia Capital）等多家风投公司。几十年来，量子计算机一直是科学家遥不可及的梦想，但新公司的创立再一次预示着量子计算即将成为现实。

舍尔科普夫教授表示：“过去几年里，我们和世界各地的同行都意识到，业内对量子计算有了足够的认识，已经可以打造出切实可行的系统。我们现在已经可以把这项技术推广到商业应用中去。”

量子运算系统很难理解，因为它超出了我们的日常生活经验。但正因为这种违背直觉的特性，量子计算机才能以普通计算机无法企及的速度进行运算。

我们当前使用的计算机用单位“比特”来存储信息，每个晶体管只有 1 或 0 两种状态。但按照量子系统的可叠加性，每个“量子比特”（也称“量子位”，qubit）可以同时存在 1 和 0 的状态，例如光的基本粒子（电子和光子）等亚原子粒子就有这种特性。随着量子比特的增加，量子计算机的运算能力也将呈指数增长。

微软公司量子研究项目的负责人托德·霍姆达尔（Todd Holmdahl）解释说，在他的设想中，量子计算机可以瞬间破解一座迷宫。他表示：“普通计算机一般会先尝试一条路径，如果走不通再换另一条，以此类推。但是量子计算机可以同时尝试所有的路径。”

然而问题在于，量子系统中的信息存储时间很短，这一短暂的“相连时间”（coherence time）会导致运算错误。20 年来，舍尔科普夫教授和其他物理学家一直试图用名为“超导电路”的技术解决这个问题。他们将具有量子特性的材料冷却至极低温，再用它们形成量子比特。

他们的研究表明，有了这项技术，每隔 3 年左右，“相连时间”就将以 10 倍的速度延长。该规律被称为“舍尔科普夫定律”，是对“摩尔定律”的戏仿。根据摩尔定律，计算机芯片上的晶体管数量每隔 2 年就会增加一倍。

舍尔科普夫教授（左）和米歇尔·德沃雷教授在研究一种能够降至极低温的装置，从而使量子计算装置顺利运行。

麻省理工学院的艾萨克·庄（Isaac Chuang，音）教授说：“舍尔科普夫定律一开始是个玩笑，不过现在很多研究论文里都会用到它。大家都没想到玩笑会变成现实，但量子计算发展的速度确实越来越快了。”

在业内，超导电路技术已经成为了主要研究领域。IBM 公司量子计算机项目的负责人曾经当过舍尔科普夫的学生；初创企业 Rigetti Computing 的创始人也曾是米歇尔·德沃雷（Michel Devoret）的同学，后者目前在耶鲁大学任教，是 Quantum Circuits 公司的联合创始人。

日前，Google 公司从加州大学圣芭芭拉分校招募了一支顶尖研究团队。在最近几个月里，公司宣布即将利用超导技术建成第一台超高性能的量子计算机，实现“量子霸权”。换言之，这台超级量子计算机能够完成传统计算机、或任何机器在经典物理学框架内无法完成的任务。

其它研究领域也颇有前景，例如微软公司就把赌注压在任意子（anyons）这种粒子上。但目前看来，超导电路技术似乎是最有可能出成果的研究方向。

科学家坚信，量子计算机最终将有能力精确分析分子之间的相互作用，达到目前科技无法企及的高度，使新药的研制过程大大加快。Google 等公司也相信，量子计算系统可以极大加速机器学习，也就是让计算机自行分析某些行为的数据或实验，从而实现自主学习。

同时，量子计算机也能破解各类加密算法，进而获取世界上最敏感的企业和政府资料。成败在此一举，也难怪包括 Quantum Circuits 这样的初创企业在内，许多家公司都在量子技术上下了赌注。

规模较小的企业在竞争中未免落了下风。毕竟科技巨头的资金充沛，投入也更多。不过，即便这一研究领域错综复杂，而且开销巨大，初创企业也有自己的优势。

比尔·库格伦（Bill Coughran）是 Google 公司互联网基建团队的前负责人，现在则是红杉资本合伙人，近期投资了舍尔科普夫教授的新公司。他说：“小团队的成员非同一般，能做成的事也非同一般。至少到目前为止，我还没发现大公司里的大团队取得了革命性的进步。”

尽管和其它强大的竞争对手一样，Quantum Circuits 公司采用的是同一种技术，但舍尔科普夫教授认为，他的公司解决问题的角度不同，因此具有一定优势。他们没有建造一台大型量子计算机，而是致力于打造多台可以联网的小型量子计算机。通过这种方式，量子运算中的错误就更容易纠正，这也是量子计算机研发过程中的一大难题。

然而，哪怕打造一台可以运行的机器还要再等若干年，三大科技巨头都坚称自己最具优势，同时大肆宣传自己的研究进展。

库格伦和红杉资本相信，Quantum Circuits 公司会将量子计算技术推广给任何有需求的企业和研究人员。另一名投资人、迦南资本（Canaan）的布兰登·迪金森（Brendan Dickinson）说，如果类似的公司能成功研发出正常运转的量子计算机，它就将成为重点收购对象。

“大型量子计算机的前景极为广阔，”迪金森说道，“它能解决我们现在根本无法想像的难题。”

翻译：熊猫译社 智竑

题图及文内图片版权：Roger Kisby for The New York Times

2017 THE NEW YORK TIMES

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