量子計(jì)算從理論上來(lái)講已經(jīng)是行得通的了，而在實(shí)際應(yīng)用中也有一小部分量子計(jì)算機(jī)被應(yīng)用于諸如量子物理、高等數(shù)學(xué)的計(jì)算之中，但其距離我們的日常生活還顯得過(guò)于遙遠(yuǎn)，普通人仍無(wú)法接觸到這一前沿的技術(shù)。

現(xiàn)在，加拿大有一家名為D-Wave的量子計(jì)算公司就試圖打破這一現(xiàn)狀，在2013年得到Google和NASA的聯(lián)合投資之后，他們希望借助開(kāi)源軟件將量子計(jì)算這一技術(shù)進(jìn)一步普及。

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傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的基本信息存儲(chǔ)單位是具備二進(jìn)制屬性的“比特”，二進(jìn)制數(shù)的一位所包含的信息就是一比特，如二進(jìn)制數(shù)0100就是4比特。

與之相比，量子計(jì)算所借助的“量子”則沒(méi)那么簡(jiǎn)單，它有一種很奇怪的狀態(tài)“量子疊加”，即在未被觀察時(shí)，同一個(gè)量子粒子可以以不同狀態(tài)同時(shí)存在于兩個(gè)、或者兩個(gè)以上的點(diǎn)位。而科學(xué)家們恰恰是利用量子的這一特性創(chuàng)造了可以同時(shí)代表1或0兩種狀態(tài)的“量子比特”，而利用“量子比特”所制造的量子計(jì)算機(jī)很顯然從理論上就已經(jīng)比現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)要快很多了。

IBM在2000年就展示過(guò)他們所研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)，并在后續(xù)不斷進(jìn)行技術(shù)上的改進(jìn)。而與之相比，D-Wave的產(chǎn)品則顯得更為搶手一些，不僅得到了Google和NASA的青睞，就連洛克希德馬丁公司和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也都采用了他們的量子計(jì)算機(jī)。

不過(guò)即便如此，量子計(jì)算機(jī)在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中進(jìn)行應(yīng)用還面臨著多重考驗(yàn)。首當(dāng)其沖的就是量子比特十分脆弱，很容易就脫離疊加狀態(tài)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無(wú)法運(yùn)行。

其次就是以當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)技術(shù)水平來(lái)講，要正確使用它還是需要極高的專業(yè)知識(shí)才可以，這就會(huì)是大多數(shù)普通人望而卻步。

針對(duì)這一問(wèn)題，D-Wave總裁Bo Ewald說(shuō)：“D-Wave正在努力推進(jìn)量子計(jì)算機(jī)硬件的開(kāi)發(fā)升級(jí)，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要有其他人參與到應(yīng)用程序和軟件工具的設(shè)計(jì)中來(lái)。“

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因此，D-Wave發(fā)布了一款名為Qbsolv的軟件，開(kāi)發(fā)人員借助它可以在無(wú)需掌握相關(guān)量子物理知識(shí)的情況下為D-Wave的量子計(jì)算機(jī)編寫程序。之前已經(jīng)有一小部分D-Wave的合作伙伴使用過(guò)這款軟件了，反饋都很積極，所以他們才下決心要將Qbsolv開(kāi)源，使每個(gè)人都可以參與進(jìn)來(lái)。

曾參與Qbsolv開(kāi)發(fā)的科羅拉多大學(xué)博爾德分校的數(shù)學(xué)家Fred Glover就曾說(shuō)，“并不是每一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的專家都能認(rèn)識(shí)到量子計(jì)算機(jī)在未來(lái)的潛力，而Qbsolv就提供了一個(gè)很好的契機(jī)，它將這一技術(shù)具體化，也就能吸引更多相關(guān)的研究人員和從業(yè)者都參與到量子計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展之中。”

人人皆可量子計(jì)算

為了便于未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的程序員更好地進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作，D-Wave還資助開(kāi)發(fā)了一系列類似于Qbsolv 的工具性軟件。例如2016年Scott Pakin編寫的Qmasm就屬于其中的代表，而Pakin本人也是一位在洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作的Qbsolv 的用戶，據(jù)悉，這款軟件可以使開(kāi)發(fā)人員跳過(guò)底層硬件直接進(jìn)行代碼編寫。

Ewald也說(shuō)D-Wave的目標(biāo)就是建立一個(gè)量子計(jì)算軟件的生態(tài)系統(tǒng)，讓開(kāi)發(fā)者們聚集在這個(gè)社區(qū)之中進(jìn)行交流，而要實(shí)現(xiàn)這一切，系統(tǒng)開(kāi)源是必經(jīng)之路。

當(dāng)然，每一個(gè)開(kāi)發(fā)者所開(kāi)發(fā)的軟件都必須要在真正的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，否則這種努力就沒(méi)有任何意義。但當(dāng)今世界上的量子計(jì)算機(jī)只有屈指可數(shù)的幾臺(tái)，不可能所有人對(duì)接觸得到。所以在過(guò)渡期間，開(kāi)發(fā)者可以下載一個(gè)D-Wave模擬器，在自己的電腦上測(cè)試軟件。盡管這種測(cè)試效果不會(huì)十分理想，但起碼算是一個(gè)好的開(kāi)始。

去年，IBM就推出了一項(xiàng)云服務(wù)，使人們能夠在IBM的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行自己所開(kāi)發(fā)的程序。與之相比，靠Qbsolv和Qmasm開(kāi)發(fā)的軟件則只能運(yùn)行在D-Wave自家的量子計(jì)算機(jī)上。這是因?yàn)镈-Wave的機(jī)器采用了與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)甚至其他量子計(jì)算機(jī)都完全不同的算法。

雖然我們身邊的計(jì)算機(jī)千差萬(wàn)別，從智能手機(jī)到IBM的量子計(jì)算機(jī)應(yīng)有盡有，但它們的原理都是相通的，這意味著它們可以靠編程來(lái)解決所有類型的問(wèn)題，但D-Wave的量子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)目的就比較單一：解決優(yōu)化上的問(wèn)題，最典型的例子就是推銷路線問(wèn)題，即計(jì)算通過(guò)某特定位置的最短路線。

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在D-Wave發(fā)展的早期，批評(píng)者們甚至懷疑D-Wave所做的究竟是不是量子計(jì)算機(jī)，而在2015年，Google和NASA聯(lián)合發(fā)表了一篇有關(guān)D-Wave的論文之后，大多數(shù)研究人員都肯定了其量子計(jì)算機(jī)的真實(shí)性?，F(xiàn)在最大的一個(gè)問(wèn)題就是D-Waves的量子計(jì)算機(jī)是否比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)速度更快，以及它的獨(dú)特路線是否比IBM和其他研究人員所采用的方法更好。

Pakin就說(shuō)，他非常信任D-Wave的潛力，盡管他們目前還沒(méi)有提供性能改進(jìn)方案。他還解釋說(shuō)，D-Wave的量子計(jì)算機(jī)要做的并不是提供最有效的答案，與之相反，它要么是提供可能性最高的解決方案，要么最快速的給出不那么完美的地解決方案，而這對(duì)許多人工智能應(yīng)用程序都大有用處。

然而，在理想情況下，所有的計(jì)算問(wèn)題要都可以被轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問(wèn)題，Qbsolv和Qmasm的出現(xiàn)也是為了這一目的，但要真正實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，D-Wave不僅需要開(kāi)源軟件，他們更需要打造一個(gè)開(kāi)源社區(qū)。