IBM找到锂离子电池替代品量子计算机不再中看不中用

编者按：本文来自魔铁的国际（ID：jiangpeiyu0916），作者 魔铁，36氪经授权发布。

一般人中，懂量子物理学的寥寥无几；在电脑界，量子核算机也是独孤求败般的存在，咱们都知道它很牛，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态货（原型机），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（Michel Dyakonov），在电子与核算机工程的旗舰期刊IEEE Spectrum上发表文章以为，“咱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（ Subhash Kak）也以为，因为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明显不信这个邪。

在CES2020展会上，IBM宣告现已和戴姆勒（Daimler）协作，运用其量子核算机资源研发新式锂电池，以代替现有的锂离子电池。

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成了建模，使研讨人员可以更好地了解它们在电池中贮存电能和开释电能的功能。现在，经过量子核算机的辅佐，IBM发现用于制作新式锂电池的电极材猜中，最有出路的是锂硫。依据研讨，用锂硫做电极的电池将比今日的锂离子电池能量密度更高、充放电寿数更长、制作和运用本钱更低，其完美程度，就像硅之于集成电路。

传统的超级核算机只可以对简略分子进行这种模仿，但需求很多的核算才能和时刻，并且跟着被模仿的分子越来越杂乱，发作过错的可能性也会渐渐的大。

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（包含传统超级核算机）最小的信息单位是比特（Bit），1位比特要么表明0，要么表明1。要表明更多的信息，就必须用到更多的比特位。但关于量子核算机来说，因为叠加态的存在，1个量子比特可以同时取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这两个比特的一切值，在传统电脑中有必要进行4次运算（00、01、10、11），但在量子核算机这儿只是需求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状况，确保外界能量不会搅扰超活络量子比特。

正是因为量子叠加态的特性，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杰出。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使用。

不过，要比及锂硫电池走入千家万户，还需求一段时刻，至少2020年不可能了。

在量子核算机的商业化使用上，IBM一向走在前列。

图为Google量子核算控制线，这种资料十分贵重，每段的本钱约为1,000美元。

2016年，IBM发动“量子体会”项目，仅到2018年底，就有大约10万人体会了量子核算的魅力。美国能源部部属的多家实验室渐渐的变成了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量子核算机商业使用的很多客户之一。

Sycamore量子核算芯片。左边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使用处于抢先地位，我国则处于追逐状况。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，量子核算技术一旦打破，把握这种才能的国家，会在经济、军事、科研、安全等范畴敏捷树立全方位优势。

据《榜首财经》报导，中科院量子信息与量子科学技术创新研讨院副研讨员张文卓介绍，量子核算机的研发方针分为三个阶段：

榜首个阶段是“量子霸权”阶段，现在美国在“量子霸权”的抢夺中暂时抢先，我国估计在2020年左右完成“量子霸权”的科学方针，缩小与美国的距离；

第二个阶段是有用化量子模仿机阶段，完成数百个量子比特相干操作的专用型量子核算体系，使用于具有有用价值的组合优化、量子化学、机器学习等方面，辅导新资料规划、药物开发等；

第三个阶段是通用可编程的量子核算机阶段，可以相干操作数亿量子比特，完成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。图中屏幕显现了发送到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，方案于2020年敞开。