IBM將展出全球首臺量子計算一體機：封在玻璃盒裡如珠寶！
去年國際消費電子展（CES）上，美國IBM公司展示了其研製的50位元量子計算機的內部結構：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的吊燈。
其實，這隻龐大的“吊燈”只是所謂量子計算機的核心硬體，要是加上配套的供能、冷卻和控制裝置，能在IBM位於紐約約克敦海茨的實驗室擺滿一個房間。
今年的CES展上，IBM將把整個量子計算系統整合到一個稜長為9英尺（約2.74米）的立方體玻璃盒中，作為一個能獨立工作的綜合裝置展出，稱為IBM Q System One。
這將是全球首臺量子計算一體機。
全球首臺量子計算一體機
根據IBM官網上透露的照片，這個整合的量子計算系統頗具設計感。硼酸玻璃板的厚度為半英寸（約1.3釐米），前後兩扇門可自動開啟，方便工程人員在停機時間快速檢修藏在後面板背後的製冷和控制模組。不過，如果前後門同時開啟，整個玻璃方盒就成了不穩定的平行四邊形，因此需要一些獨立的鋼鋁框架進行固定。整個結構力求使振動最小化，減少可能存在的干擾。
玻璃外殼由專業的工業設計公司和建築內飾公司設計，再由義大利米蘭的製造商Goppion組裝。法國盧浮宮館藏的名畫《蒙娜麗莎》和英國倫敦塔儲存的王冠珠寶的高階展覽方案也是由Goppion提供的。
事實上，強大而又脆弱的量子位元確實需要得到名畫和珠寶一般的關心看護。
整合量子計算系統的立方體玻璃盒
量子計算機依據一套完全不同於經典計算機的量子力學法則執行。經典計算機中的位元為0或1,基於此進行二進位制運算。在神奇的“疊加態”加持下，量子位元卻可以同時是0和1，正如薛定諤那隻著名的又生又死的貓。在理想狀態下，50個量子位元一次可以進行2的50次方次運算，這已經是個天文數字。
理想很豐滿，現實很脆弱。這些量子位元需要被保持在絕對零度左右，才能用於量子計算。但即使如此，來自溫度、電磁場和物理振動的一點點干擾，就可能在一萬分之一秒內破壞掉量子位元的神奇狀態。
設計圖
因此，IBM的研究人員希望把整個系統整合到精妙的玻璃方盒裡之後，因環境擾動帶來的計算錯誤能夠減少。在米蘭組裝後，玻璃方盒進行了為期2周的測試。
測試系統包括：穩定而具備自我校準能力的量子硬體設計，提供可重複、可預測的高質量量子位元；
能持續工作的製冷工程，隔絕出寒冷的工作環境；
緊湊而精準的電子器件模組能緊密地控制多數量子位元；
量子韌體能管理系統的健康狀態，無需停機即可升級系統；
提供保密雲接入和混合演算法執行的經典計算能力。
IBM Q System One在米蘭的組裝現場
值得一提的是，這個量子計算一體機的位元數是20個，在2019年看來並不多麼了不起。50位元才是行業內敏感的一道門檻：加州理工學院教授普雷斯基爾（John Preskill）在2012年提出了“量子霸權”（Quantum Supremacy）的概念，預言50位元的量子計算機能在特定問題上超越世界上效能最好的經典計算機。
2017年底，IBM宣稱研製出了一臺50位元的量子計算機原型機，2018年初，谷歌釋出了研製全球首個高質量72位元量子計算機的計劃。在群雄逐鹿的白熱化階段，IBM卻開始試圖解構“量子霸權”的概念。
IBM在去年CES上展出的“量子計算機”核心部件像個吊燈
IBM Q戰略副總裁Bob Sutor曾對澎湃新聞強調，重要的不是量子位元的數量，而是量子位元的質量。最新的數學研究證明，即使在特定問題上，50位元量子計算機也無法全面超越經典計算機。
2017年上線的IBM Q量子計算服務網路已經吸引了500多家使用者，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，通過雲端讓前沿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。
2019年下半年，擴大版的IBM Q量子計算中心會在紐約州的波基普西市開張