解密Google量子计算机及其背后的男人John Martinis

量子计算旨在用非常微小的粒子，如电子和光子实现对信息的超高速处理，这是当前科学领域快速增长的学科之一，而John Martinis则是量子计算领域最重要的专家之一。在加州圣巴巴拉大学当了多年的物理学教授之后，John Martinis加入了Google。

本周，Google量子人工智能实验室宣布聘用Martinis以及其在加州圣巴巴拉大学的研究团队，后者将负责研发新型量子计算硬件设备。尽管Martinis将维持其与加州圣巴巴拉大学的关系，并会继续担任该校的博士生导师，但是他大部分时间将留在Google做研究。Google的这一举动说明，它相当重视量子计算。此外，鉴于Google的巨大影响力和雄厚的财力，它的加入将对量子计算领域产生巨大影响。

Google去年开办了量子人工智能实验室，以对充满争议的所谓的量子计算机D-Wave Two进行测试。Google认为量子计算将在未来发挥重要作用，尤其是在无人驾驶汽车和Google Now等产品的改进上将发挥关键作用。

不过，科学界一直以来对D-Wave都不太看好，认为其所能提供的功能与普通计算机没什么差别，甚至不少科学家怀疑其根本算不上是量子计算机。Martinis加入之后，Google对于量子计算的研究将超越D-Wave，进入一个全新的阶段。

超越D-Wave

Martinis也是质疑D-Wave的科学家之一。去年6月，《科学》杂志发表了由Martinis和其他几位科学家共同写作的一篇文章，文章最后得出的结论是D-Wave的机器的计算速度与普通的笔记本电脑和台式电脑差不多。不过，他也不是完全看不起D-Wave。事实上，Martinis已经使用D-Wave的机器多年了，并认为该公司在某些方面所取得的成就让他印象深刻。

据Martinis介绍，目前科学界对于D-Wave计算机的评价是，它确实具有量子计算的部分特征。不过，问题在于这个属于量子计算的部分特征并没有真正提升计算机的运算速度。虽然他们在Google的研究将不同于D-Wave，但是Martinis表示他们会借鉴D-Wave计算机的一些基本理念。

Martinis及其团队一直以来都在研究如何提升量子计算机的稳定性——该领域的最大问题之一。量子计算机依赖处于量子状态的粒子，所谓量子状态是指粒子可以同时处于两种不同的状态，甚至可以保存两组不同状态的组合。问题在于，这些被称作“量子比特”的粒子处于量子状态的持续时间一秒都不到，而且与其它粒子发生碰撞后就不再处于量子状态。

研究人员将这一量子信息损失的情况称为“不连贯性”，这个特性使得量子计算机很难完成可靠的计算。不过，Martinis团队在这一领域取得了一些进展。去年4月，他们在《自然》杂志发表了一篇文章，详细介绍了他们制造的一台5量子比特的量子计算机。该机器利用超导体材料和可备份量子比特信息的错误纠正系统来维持量子信息。据悉，他们现在已经将其扩展到了9量子比特，并计划实现每年量子比特数翻一番。

Google的礼物

与此同时，D-Wave则一直在尝试制造出量子比特数尽可能大的机器，而没有着眼于解决不连贯性的问题。Martinis表示，他们将利用D-Wave在规模上取得的成果，然后再结合他们在稳定性上的取得的成果。他认为，他们的研究将推进整个量子计算领域的发展。

此外，Martinis还表示加入Google会给他带来许多独特优势。首先，Google有一个量子人工智能实验室和团队，并且已经在这方面开发出了一些实用的量子计算应用。同时，Google也有一些实际的有待解决的问题，比如复杂路由规划等。最后，就是他可以在Google创建一个全职的研究团队，而在大学做研究每当学生毕业之后，团队就要换一批成员，人员流动过大。总之，在Google有助于研究的开展。

Via：Wired