編譯／林聰毅

經過多年努力，微軟、Google等科技大廠已在量子運算（quantum computing）取得重大進展，朝商業化實際應用的目標更邁前一步。

過去35年來量子運算一直是科學家與電腦學家夢寐以求的一項潛在的革命性科技，而量子機器（或電腦）被視為是下個世代的運算工具。這個領域的一些領頭羊企業，正在運用量子力學大舉提升運算速度的量子機器，預計5年內會成為重要的實際應用。主持微軟量子團隊的霍爾姆達爾說：「我們有機會解決一些以往無法解決的問題。」「若使用一台傳統的電腦，則需要整個宇宙壽命的時間才能解決。」

加拿大的公司DWave幾年前開始銷售限量版的量子機器，但真正有價值的是一部多用途電腦，裡面的程式設計可以處理的任務，遠超過當今的電腦。量子科技厲害之處包括：模擬分子、開發突破性藥物，以及使機器學習的威力更加強大。

不過，其他研究這項科技者認為，這些說法太過樂觀。英特爾實驗室主管梅貝利說，在成為真正可行的技術前，大型科技公司還得進行一場長達10年的競賽，「微軟與Google將達成里程碑，凸顯出這種理論物理學的新概念，到最近才變成較實際可行」。

儘管微軟在12年前開始從事量子運算的研究工作，但尚未製造出一個可行的量子位元（qubit，就是量子機器的基本組成部分）。霍爾姆達爾說，該公司現在「非常接近」跨過那一點。

IBM在1998年宣布其第一個可運作的量子位元，同年12月並宣布，有許多合作夥伴大排長龍要協助它為這項技術開發實用的應用軟體。但微軟的量子位元設計，可能使這家軟體巨擘快速趕上或超越在此領域占優勢的其他公司。

微軟的設計解決了這項科技的最大一項缺點。量子機器需要大量的糾錯，才能彌補量子位元天生脆弱的事實。它們處於量子狀態的時間極短，而且很難讀到。微軟的解決之道是：一種可以有效碎裂電子的量子位元，使同一訊息同時存在於多處地方。若此量子位元的一部分發生退相干擾，它所包含的這項訊息不會遺失，使整個系統更加穩定。

Google的量子機器也展現解決了「傳統 」電腦所難以解決問題的本事。當量子機器的運算能力超越最強大的傳統電腦系統時，距離Google想達成的「量子霸權」（quantum supremacy）目標更進一步。南加州大學教授兼量子運算專家里達爾（Daniel Lidar）說，達到那點在科學上非常重要，因為這意味著量子電腦已跨過一個門檻。

為達到量子霸權，Google先測試並證明其49量子位元系統可以解決任何標準電腦無法解決的問題。

在2018年3月初，Google發表了具有72量子位元的量子處理晶片Bristlecone。之前的紀錄保持者，是去年IBM宣布的一款50量子位元處理器。Google這項計畫的負責人馬丁尼斯（John Martinis）認為，這款新晶片「非常可能」在今年或在短短的幾個月內實現「量子霸權」。

即便微軟與Google在這方面獲得重大突破，他們和其他公司在解決如何擴大規模時仍面臨大挑戰，然後需要有超過100萬量子位元的系統來解決複雜問題。除了難以讓量子位元保持超過幾微秒的量子狀態之外，其他問題還包括設計能在極低溫下工作的電子控制器。梅貝利說：「持續擴大規模將非常艱難。」

量子夢想快要成真

2011年 加拿大DWave推出舉世第一部商用量子電腦，但能解決的問題有限，且量子效應的範圍受質疑

2016年

5月 IBM讓用戶實驗其第一部量子電腦，為5量子位元系統

2017年

4月 Google公布達成「量子霸權」計畫，要在年底前超過傳統的電腦

2017年

11月 IBM宣稱成為第一家打造50量子位元處理器的公司

2018年

3月 Google發表了具有72量子位元的處理晶片Bristlecone

資料來源金融時報