據 TechCrunch 報導，IBM 推出了53 量子位的量子計算機，是 IBM 目前算力最強的量子計算機，並將成為 IBM 的新量子計算中心的一部分。IBM 稱量子計算客戶可以在今年 10 月在線使用該系統。
IBM 的新量子計算中心位於紐約州，在今年一月宣布成立，是 IBM 量子計算機的數據中心，成立之初宣布將配備 5 台 20 量子位的量子計算機，但量子計算機數量將在下個月增長到 14 台。IBM 承諾其量子計算機將提供 95% 的服務可用性。
需要提到的是，這台 53 量子位的原型機的性能表現還沒有經過 Quantum Volume（量子體積） 的測試。「量子體積」是 IBM 引入的更為全面的包含量子位數、連接性能、編譯器和軟體堆棧性能等要素的性能衡量指標。上文提到的 IBM 20 量子位計算機的量子體積為 16。
圖 | IBM Research於9月18日發布推文稱 「隨著我們在紐約的量子計算中心的啟用，我們很高興能擴展世界上最大的量子計算系統」（來源：IBM Research官方Twitter）
IBM 指出，新的 53 量子位系統引入了許多新技術，公司能夠為雲部署推出更大、更可靠的系統。它具有更緊湊的自定義電子產品，能提高算力並降低錯誤率，同時具備新的處理器設計模型。
IBM 研究院(IBM Research)「AI and IBM Q」 副總裁 Dario Gil 稱，「自 2016 年我們把第一台量子計算機放到雲上以來，我們的發展勢頭一直非常強勁。我們的目標是，把目前只有少數孤立實驗室能做的量子計算轉移到成千上萬的用戶手中。這個富有激情的群體的唯一目標就是實現所謂的『量子優勢』，即打造出極強的、可以解決現實問題的量子系統，這些問題可能單單靠傳統的計算方式是無法解決的。」
今年 1 月，IBM 商業價值研究院推出《量子計算，即將到來》的報告稱，量子計算已接近商業化階段，有很大的潛力改變世界。同月，IBM 成立量子計算中心，將量子計算服務提供給越來越多的用戶，以及即將再次刷新量子計算機的算力，這些與前述報告的判斷押著相同的韻腳。但量子計算機的商業化潮頭真的來了嗎？
量子計算競速
量子信息技術主要包含量子通信和量子計算兩個分支，量子計算主要有適用於工業問題的量子退火、適用於生物醫藥的量子模擬以及通用量子計算三種類型。
量子計算機是指具有量子計算能力的物理設備。它的出現主要有兩個原因，一個是摩爾定律幾近失效，另一個是量子計算機本身具備的強並行性。
谷歌、IBM、微軟、英特爾等歐美科技企業擁有絕對的先發優勢，通過不同技術路徑希望能領先，同時，阿里巴巴、網站、華為、百度等中國企業也相繼入局，這一新興市場後勁十足。
圖 | 2019年2月，微軟在代爾夫特理工大學開設了代爾夫特微軟量子實驗室（Microsoft Quantum Lab Delft）（來源：Microsoft）
目前的量子計算主要有三種技術路徑，分別是谷歌和 IBM 採用的通過超導系統實現量子計算、微軟的拓撲量子計算、英特爾的超導量子計算和矽量子點同步研發。
量子計算賽場「群雄逐鹿」。英特爾在去年美國拉斯維加斯消費電子展（CES）上發布了具有 49 量子比特的超導量子測試晶片；去年底，IBM 宣布研發出了 50 量子位的量子計算原型機；今年初，谷歌不甘落後展示了最新研製的 72 量子位量子處理器"Bristlecone"，並稱這一處理器有望實現「量子霸權」。這一概念由加州理工學院教授 John Preskill 在 2012 年提出，他預言 50 量子位的量子計算機能在特定問題上超越世界上性能最好的經典計算機。
IBM的「Q 戰略」
早在 1998 年，IBM 就和麻省理工學院等高校的研究人員製作了一個 2 量子位的計算系統。2016 年，IBM 的研究員在位於紐約 Yorktown Heights 的實驗室中建造了一台有 5 個量子位的量子計算機，並宣布把這台計算機開放。
在去年的年度科技盛宴 Think 2018 上，IBM 總結了近期在量子化學領域取得的重大進展，包括使用量子計算機成功模擬了氫化鈹（BeH2）中的原子鍵合，這是通過量子計算機模擬出來的最複雜的分子。同時，IBM 還發布了「未來五年五大科技預測」，量子計算位列其中。他們認為，在未來五年，隨著大眾對量子計算相關知識的逐步了解，量子計算將跨入商用初期。
IBM 於 2016 年 5 月推出了 Q Experience，量子系統訪客已有 10 萬多人，並發布第三方研究論文 130 多篇。2017 年底，IBM 開始解構「量子霸權」，IBM Q 戰略副總裁 Bob Sutor 強調，重要的不是量子比特的數量，而是量子比特的質量。這也是他們提出「量子體積」這個新的性能衡量指標的目的。最新的數學研究證明，即使在特定問題上，50 量子比特的量子計算機也無法全面超越經典計算機。
2017 年上線的 IBM 的 Q Network 是一個商業和科學應用平台，已經吸引了 500 多家用戶，涵蓋包括埃克森美孚在內的跨國巨頭和歐洲核子中心在內的科研聖地，通過雲端讓一線工程師和科研人員體驗到量子計算在金融服務、製藥和人工智慧領域的潛力。
在今年的 CES 上，IBM 展示了全球首款專為科學家和企業設計的量子計算集成系統，稱為IBM Q System One，此外，IBM 還計劃 2019 年在紐約 Poughkeepsie 開設首個 IBM Q 量子計算中心。
IBM Q 的外觀是一個高 2.74 米，寬 2.74 米，厚 1.27 厘米的硼矽酸鹽玻璃密封外殼（該外殼由專業的工業設計公司和建築內飾公司設計，並由設計《蒙拉麗莎》展覽方案的義大利米蘭製造商 Goppion 公司組裝），內部結構是數層金色圓盤從上而下疊成倒圓錐結構，夾雜繁複的銀色管道，猶如一隻蒸汽朋克風格的吊燈。
當時有技術教授認為這不是一台實用的量子計算機，但是它可以作為量子計算規模化和商業化的早期模板。
目前，該公司已經與多家商業客戶、學術機構和研究實驗室建立了夥伴關係。儘管量子計算的技術水平還沒有完全準備好，但其中一些合作方已經開始使用現有的量子計算機來處理現實問題。
不容忽視的兼容性問題
在傳統的計算機中，信息的基本單位是位（bit），它由 0 和 1 組成。而在量子計算機中，量子信息的基本單位變成了量子位（qubit）。量子位與傳統的位在大部分情況是相似的，前者可以在兩個獨立基態的其中一個。然而量子的特點是可以進行態疊加，相當於一個態中包含複數個態。只有當量子位處於兩個基態之一時，它才會和經典的位一致。此時對該量子位觀測，得到的結果就是它所處的態。除此外則完全不適用於傳統的 0 和 1。
這也就導致了量子計算機的處理結果需要經過一次轉換，才能被應用到現在常見的計算機中。但是在社會所有處理器均為傳統計算機的當下，量子計算機的兼容性仍然是一個大問題。目前來看，量子計算機均是用來解決特殊任務的，需要做定製化的接口開發和量子位與經典位之間的轉化工作，無法勝任經典計算機所執行的通用計算任務。
不僅如此，目前能在物理世界中實現量子計算的方法大致有三種：光子、三氯甲烷、電子。即便這三種方法是已知量子力學中最簡單的物理實現手段，不過成本仍然遠高於傳統計算機。除非量子計算機可以實現超高級別的算力支持，否則在單位算力經濟成本上，還是傳統的計算機更適用於當前社會。
事實上，量子計算機在理論上可以遠超於傳統計算機的性能，其原因在於量子位態疊加原理的應用上。在經典物理系統中，如果一個系統由 n 個彼此獨立無關的粒子組成，每個粒子的狀態都用二維空間中的一個向量來描述，那麼根據這些粒子的笛卡爾積，該系統所有的狀態應該是一個 2n 維度的空間。
圖 | 量子位由受控制的粒子和控制手段(例如捕捉粒子並將其從一種狀態切換到另一種狀態的裝置)組成（來源：Wikipedia）
相反，對於一個具有 n 個粒子的量子計算系統來說，其狀態空間就變成了 2 的 n 次方維。換句話說，隨著粒子數目的增加，空間維度會呈指數級變化。這也正是量子計算機比傳統計算機算力更高的原因。
對於兼容問題，IBM 也在尋找解決方法。2017 年 3 月，IBM 發布的「IBM Q」據稱能夠幫助開發者構建量子計算機與常規架構計算機之間的接口。依據上文提到的指數變化可以了解到，更高的量子位代表著更龐大的計算量。回到 IBM 這個 53 量子位的計算機中，它能否進一步提高兼容性，以應用於更廣泛的任務之中？這可能還需要進一步考量。
除此之外，量子計算機也有專門的量子算法，正如經典計算機中的算法一樣。當下較為知名的量子算法為 Grover 量子搜索算法，可以有效對資料庫進行搜索，然而在一些特定的條件下效率較低，仍有很大的改進空間。
商業化道路上的坎
量子計算有望超越傳統計算機成為一種全新範式，但在量子計算應用開發、冷卻環境保障以及新硬體架構方面還存在很多問題。
量子計算需要在絕對低溫的環境下進行，現有量子計算機要求的溫度是 20mK，幾乎就是絕對零度了。極度冷卻的目標在於達到零錯誤率，如果溫度無法達到這個溫度或者溫度波動較大，都會導致錯誤率急劇上升。
圖 | 上圖展示了IBM Q的稀釋制冷機如何在低溫保護層(右下角)中將溫度從4K降到15 Millilevins。這個保護層搭載量子處理器。這張圖還顯示了用於向處理器發送微波脈衝的電纜以及它如何使用左邊的放大器讀出測量值（來源：Medium）
IBM Q 展示的原型機考慮到了商業化的問題，設計了可以自動開啟的兩扇門，工程人員可以在停機時間快速檢修藏在後面板背後的製冷和控制模塊，最大限度地減少停機時間；另外，IBM Q 還有一系列獨立的鋁和鋼統一框架，以及解耦系統的低溫恆溫器，用於控制電子設備和外殼，有助於避免潛在的振動干擾，導致「相位抖動」和量子退相干。
這是 IBM Q 適用於可靠商業用途的一個創新。但在 CES 上展出的部分只是量子計算機的一個核心硬體，加上未展出的配套的功能、冷卻和控制設備，全套設備可能將擺滿一整個房間。除非 IBM 一直選擇提供雲服務，否則要走商業化的道路就必須要考慮設備大小問題。
應用方面，隨著更多行業參與者的加入，量子計算會在各個行業中有越來越多的應用，尤其是在醫療保健、金融服務、網絡安全、農業、雲計算、人工智慧等等領域。正如 D-Wave Systems 執行長 Vern Brownell 所言：我們正處於量子計算時代的黎明。我們相信，我們正處在提供傳統計算無法提供的功能的轉折點。幾乎在所有學科中，你都會看到量子計算機產生了這種影響。
目前，儘管量子計算聽起來相當火熱，但業內只有極少數公司能拿到足夠的資金助力。D-Wave 是資金最充足的量子計算創業公司，迄今籌集了 2.1 億美元，緊隨其後的是 Rigetti Computing (1.19 億美元)、 Silicon Quantum Computing (6600 萬美元)和 Cambridge Quantum Computing (5000 萬美元)。
大象起舞
隨著時代的變遷，人們在聊起軟體、計算、IT 的時候，往往第一時間想到的是谷歌、Facebook 這樣的公司，反而很少提及當年 IT 界的翹楚 IBM 了。從已公開的信息來看，IBM 參與了科技領域所有熱門的項目，包括人工智慧、雲計算、物聯網。相當於和谷歌、Facebook、蘋果等科技公司形成了直接競爭的關係。
然而從企業的市值角度來看，蘋果突破了 1 萬億美元的市值，谷歌為 8000 億，Facebook 為 5000 億，而 IBM 僅有 1200 億美元左右的市值。與這些科技公司相比，IBM 在全球領域擁有牢固的品牌基礎，也有龐大的用戶群體，最資深的行業經驗。誠然，市值不能決定一家公司的科技成就，但是至少它能夠以數字的形式表現出一個籠統的企業社會價值。
IBM 仍然是一支科技領域的權重股，量子計算機的商業落地絕對是 IBM 能否完成「大象起舞」的關鍵之一。
在 2019 年 9 月 10 日，IBM 就已經為德國的工廠配備 20 量子位的量子計算機了，而且德國政府預計在未來兩年內花費 7.17 億美元採購更多的量子計算機。
圖 | 德國總理默克爾(Angela Merkel)9月11日在柏林會見了IBM的CEO羅睿蘭(Ginni Rometty)，討論了量子技術等議題（來源：IBM官方Twitter）
德國是世界精尖工業的代表，德國製造幾乎代表著地球的最高水準。一旦德國更大規模地採購量子計算機設備，其他國家極有可能效仿德國，IBM 全球的銷路就會因此而大幅度上漲。同樣，工業設備往往走在社會的領先地位，量子計算機如果推動了工業 4.0 的發展，那麼引領大規模量子計算或者消費端量子計算都是有可能實現的。
2019 年年中，IBM 以 340 億美元的價格收購了開源解決方案供應商 Red Hat，該公司為諸多重要 IT 技術如作業系統、存儲、中間件、虛擬化和雲計算提供關鍵任務的軟體與服務。根據 IBM 官方的收購資料，他們將合作開發一種跨模式的架構，讓用戶在公有雲和私有雲之間無縫跳轉。IBM 將通過使其軟體本地化來推動更多軟體收入，並優化它以在 Red Hat 的 OpenShift 上運行。IBM 把這個軟體和自己的雲業務軟體打包成一個軟體包以促進雲與傳統基礎架構之間的運行和遷移，這就是 IBM 的 Cloud Paks 的由來。
圖 |（從左至右）紅帽執行副總裁兼產品和技術部門總裁 Paul Cormier、IBM 雲計算與認知軟體業務全球高級副總裁、IBM 全球研究院院長 Arvind Krishna（來源：IBM）
這樣一來，IBM 在雲市場同時擁有 Cloud Paks 的軟體支持以及量子計算機的硬體支持，藉此雙拳出擊進而使「大象起舞」成為了可能。
