首页 科技资讯 科技资讯

中情局联手贝索斯研制量子计算机

腾讯科技讯(Kathy)北京时间10月30日消息,据国外媒体报道,加拿大公司D-Wave开创了革命性的运算方法,获得了亚马逊创始人杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)和美国中情局旗下投资机构In-Q-Tel的投资,以下为全文摘要:

在温哥华郊区内一处建筑物里,有一个地方比宇宙中其他任何地方都更冷。它的里面是一个计算机处理器,亚马逊创始人杰夫·贝索斯和中央情报局旗下的投资机构In-Q-Tel相信,它可以利用量子力学特性,释放远远超过传统计算机芯片的运算能力。贝索斯和In-Q-Tel跟其他投资者们一起,为这一前景投入3000万美元。

中情局联手贝索斯研制量子计算机

D-Wave处理器据称可以进行量子运算,图中是其冷却和屏蔽装置的一部分(腾讯科技配图)

如果事情顺利,世界上最棘手的一些运算问题,比如寻找新药物或创建人工智能,将会变得容易得多;而且D-Wave Systems公司的声誉也将得以保全。这家创业公司花了8年时间来制造量子计算机,却一无所获,遭到了著名物理学家们的怀疑乃至于嘲弄。

D-Wave的处理器旨在处理软件工程师所说的“优化”问题。比如找出的最有效的配送路线,或蛋白质中的原子在遇到药物化合物时如何移动,这类难题的核心就是“优化”问题。D-Wave的创始人和首席技术官乔迪·罗斯(Geordie Rose)说:“几乎一切事情都跟优化有关,它是机器学习的基础,而机器学习是互联网上创造的所有财富的基石。”机器学习是人工智能的一个分支。在机器学习中,软件检查现在的信息,为将来制定适当的行动方式,它是语音识别和产品推荐等技术的基础。在像谷歌(微博)和亚马逊这样依赖于大数据的公司中,机器学习是一个需要优先研究的方面。

罗伯特·艾姆斯(Robert Ames)是In-Q-Tel的信息和技术副总裁,他在最近发布的一份声明里说:“我们的情报界用户面临很多复杂问题,这给运算架构带来了很大压力。”In-Q-Tel的主要“用户”包括美国中央情报局和国家安全局,这两家机构都在自动化情报收集和分析方面投入了巨额资金。

罗斯是一个自信满满的加拿大人,他的办公室里没有窗户,角落里放着一把吉他和一把日本武士刀。罗斯最初向记者们宣布重大消息是在2007年:在加利福尼亚州山景城的计算机历史博物馆里,他举办了一个高调的发布会,推出了D-Wave的首个概念型处理器。在与会者们的注视下,D-Wave处理器(似乎)解决了数独谜题,并在一堆化合物中找出了最接近某种药物分子的东西。但在那之后的数周、数月和数年里,来自于量子运算学术专家的怀疑和欺诈指控像雨点一样落在D-Wave头上。罗斯关于其芯片尺寸和能力发展速度的预言也没有能够实现。D-Wave虽然资金充裕,但却在公众视野里沉寂下来。

贝索斯和In-Q-Tel是D-Wave最有名的投资者,从它们那里获得资金以及其他一系列事件表明,D-Wave 认为自己已经准备好对批评者做出回应了。2011年5月,该公司在著名的《自然》杂志上发表了一篇论文。一些知名学者说,这是第一篇可以证明D-Wave芯片具有量子特性的论文。谷歌的人工智能研究者定期通过互联网登录到一台D-Wave计算机上,对它进行测试。2011年,D-Wave公司也获得了首位客户:军用设备制造商洛克希德·马丁(Lockheed Martin)为了使用D-Wave一台计算机来研究复杂项目(比如F-35战斗机)软件错误的自动检测,支付了1000万美元。这项技术究竟如何是发挥作用的,人们仍然不是很清楚,但D-Wave说,更多的证据即将出现。该公司正在制作一个改进型处理器,罗斯说这是第一台真正的产品,而不是研究设备。D-Wave有望在未来几个月中获得其他大牌客户。

进入D-Wave一楼办公区,迎接你平淡无奇的会议室、办公室以及小隔间,但主通道的一扇大门之后,是一个明亮的白色实验区,这里矗立着四个黑色的大家伙,它们就是D-Wave的计算机,呈立方体形,和大约10英尺(约3米)高。极低温气体在里面循环,发出了一种有节奏的尖锐声音。每台机器侧面都有一扇门,里面大部分都是空的,只有天花板上垂下的一架射线枪似的东西,由5个尺寸递减的金属盘组成,被电缆、支架以及镀了黄金和铜的管道维系在一起。它实际上是一架“低温枪”:温度在较粗的一端为-452华氏度(-268.9摄氏度,4 °Kelvin),而在较细的一端只比绝对零度高千分之几度,在这一端,就放着D-Wave大约1英寸(2.54厘米)见方的芯片。太空最深处也没有如此寒冷,如此严密地屏蔽了磁场。这颗芯片由硅谷的一家工厂蚀刻制作,它所采用的铌合金在超低温条件下具有超导特性。

你们使用过的每一台计算机,其处理器都是用硅制成的,它上面蚀刻的晶体管构建出了逻辑门—— 逻辑门就是开关,只有两种状态,要么是开(在计算机编程中用1表示)要么是关(0)。构成D-Wave的处理器也能在1和0之间切换,但它们是铌合金回路,最新的D-Wave处理器中有512个这种回路,这些回路被称为量子比特(qubit),它们可以捕获电流,电流在回路中要么顺时针流动(代表0),要么逆时针流动(1)。更小的超导回路被称为“耦合器”(coupler),它们连接量子比特,使其能够进行互动,甚至影响彼此在1和0之间的翻转。

这种精巧的结构,旨在让量子比特的布局对应一个算法,以解决某一特定的优化问题——传统处理器难以解决的很多任务的核心问题。它就像一家工厂里的专用机器,非常擅长于做一件事,使用的是一种特定原材料。在D-Wave处理器上进行运算,所需要的是数字形式的原材料,它会被输入到“硬编码”(hard-coded)算法中。操作方式则是把量子比特设置成1和0的布局,并微调耦合器,让量子比特进行互动。然后经过不到一秒钟的等待,量子比特稳定在一些新的值上,这意味着处理器处于较低的能量状态,问题的潜在解决方案已经得出。

在等待的那一瞬间中,处理器里发生了某种量子力学现象。量子比特进入一个奇怪的量子状态,在这种状态中,它们同时既是1又是0,就像薛定谔的猫,即是死的也是活的,而且量子比特锁定在一个奇怪的同步过程中,名为“量子纠缠”(entanglement),爱因斯坦有一次曾说它“令人毛骨悚然”。正是“量子纠缠”,让这套量子比特系统可以在一瞬间中试探每一种可能的最终组合,然后获得一个最简单(或非常接近于最简单)的组合。

至少,D-Wave的科学家就是这么解释的。该公司芯片的内部到底发生了什么事,还存在着很多疑问。在D-Wave自己的物理学家、工程师和计算机科学家的脑海中,问题尤其多。杰里米·希尔顿(Jeremy Hilton)是D-Wave 负责处理器开发的副总裁,他说:“我们依据经验,而不仅仅是根据理论,建立了这个系统。”他和公司的其他工程师都不知道芯片里到底发生了什么,但只要每个芯片设计都为问题提供了答案,芯片内部发生的量子物理学现象包含了什么更精细的细节,可以等到回顾性验证时再说。

这种态度,对投资者来说似乎不成问题,但却仍然让学者们耿耿于怀。斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)是麻省理工学院的教授,研究量子运算的局限性。他说:“在工程水平上,D-Wave的设置从很多方面来说都令人印象深刻,但他们说用量子力学解决问题的速度比你用传统方式快,我不认为有什么确凿证据。”在D-Wave公司 2007年演示后的多年中,阿伦森一直是一位激烈的批评者,但去年该公司在《自然》上发表的论文显示了量子效应后,阿伦森的立场软化了。“过去,D-Wave的营销声明和科学之间存在一条巨大的鸿沟,现在这条鸿沟缩小了,但还是有差距。”阿伦森说,他今年二月造访了D-Wave的实验室。“举证责任是在他们那里,但他们至今还没有满足这个要求。”

阿伦森最大的牢骚是,就算在没有量子效应的情况下,D-Wave系统的设计似乎也能解决问题,如果真是这样,它就会是一台很奇怪的传统计算机。他和其他批评者说,该公司仍然必须证明两件事,一是D-Wave的量子比特真的可以进入叠加态(superposition),实现量子纠缠,二是跟传统计算机相比,D-Wave的芯片在解决同样的问题时,具有明显的“量子高速度”。到目前为止,该公司还没有在同行评审论坛上提供任何一个问题的证据。

罗斯说,D-Wave正在努力寻找量子纠缠的证据,此外,最近跟传统计算机进行比较的测试表明,D-Wave计算机在处理它所针对的问题时,速度遥遥领先于传统计算机。

阿伦森也说,D-Wave的处理器针对特定类型的问题进行了“硬编码”,这会限制它可能解决的问题的范围。此外,处理器上的量子比特数目相对较少,意味着它能处理的数据字长很短。阿伦森说,为了解决这些问题,需要使用数学方式把问题翻译成正确的形式,等D-Wave芯片给出答案时,再倒转这个过程,用数学方式把答案翻译出来,这些步骤可能导致速度明显变慢。罗斯则回应说,量子处理器的速度非常快,足以克服任何这样的缺点,他说工程师们正在寻找方法,以便自动转换普通程序代码的形式,使其符合D-Wave芯片的输入需求。

对投资者和技术公司来说,D-Wave能否说服阿伦森和其他怀疑者并不是太重要。因为在商业的很多领域,运算能力是保持竞争优势的关键因素,史蒂夫·尤尔韦松(Steve Jurvetson)是德丰杰公司(Draper Fisher Jurvetson)的合伙人,曾两次给D-Wave投资,他说在自己投资过的项目中,这是“最奇特的孤注一掷的技术”。尤尔韦松说:“有些时候,我们必须退回到使用‘经验法则’(rule of thumb)来解决问题,在任何这样的时候,你就可以应用这项技术。做短线交易,建立分子模型,开展电子商务,谷歌和微软这样的公司,都可以利用它。”尤尔韦松说,像洛克希德、亚马逊和大型制药公司这样的企业,最了解传统计算机的局限性,它们会首当其冲地采用这项技术,但如果你想设计一辆新的汽车,或是一家新的网店,你也能从这项技术中受益。

D-Wave的理念十分吸引人,但它也有一些说不清道不明的地方。一些公司和政府机构之所以愿意给D-Wave投资,还有另外一个原因,而且也许是一个更加迫切的原因。鲍勃·卢卡斯(Bob Lucas)说,在过去的几十年里,运算能力呈现了指数式增长,我们有理由相信,这种增长势态将会终结。卢卡斯在南加州大学负责指导超级计算和量子运算方面的工作,洛克希德公司的D-Wave计算机就安装在这里。运算能力出现规律性增长,一个主要原因是芯片上的连接线在逐年变细,但领先的芯片制造商英特尔目前正在开发14纳米工艺,再大幅提升这一工艺不太可能。卢卡斯说:“过去的10年中,传统运算能力呈现了指数增长,以后,它的替代品将更加令人感兴趣,”他也补充说,在洛克希德公司的D-Wave系统上做过实验之后,他对这项技术的态度已经从“高度怀疑”转变成了“谨慎乐观”。

官方微博/微信

每日头条、业界资讯、热点资讯、八卦爆料,全天跟踪微博播报。各种爆料、内幕、花边、资讯一网打尽。百万互联网粉丝互动参与,TechWeb官方微博期待您的关注。

↑扫描二维码

想在手机上看科技资讯和科技八卦吗?

想第一时间看独家爆料和深度报道吗?

请关注TechWeb官方微信公众帐号:

1.用手机扫左侧二维码;

2.在添加朋友里,搜索关注TechWeb。

手机游戏更多