近期量子計算技術不但在國家層面呈現(xiàn)出燎原之勢，科技巨頭們也趨之若鶩。上周據(jù)The Information消息，微軟挖走高通大批芯片人才，試圖自研量子芯片，使其量子計算機研發(fā)更加可控，以此參與到量子霸權之爭。
透過微軟挖角高通背后，我們可以看到微軟在量子計算領域長達十多年的布局，而如今在巨頭爭奪量子霸權下，微軟也加快了這一步伐。
微軟挖角高通，為自研量子芯片
一直都致力于發(fā)展量子計算的微軟從高通挖走一批芯片人才，這個消息一周前由外媒The Information爆出。
據(jù)報道，微軟今年6月開始就陸續(xù)從芯片巨頭高通挖人，目前微軟已經(jīng)挖走高通技術副總裁Muntaquim Chowdhury、高通芯片設計經(jīng)理Ketan Patel以及核心芯片工程師Muntaquim Chowdhury、Thomas Speier、Michael McIlvaine、Wayne Smith等人。歷時數(shù)月的挖角工程最直觀的體現(xiàn)是，高通羅利數(shù)據(jù)中心的一整個樓層直接被微軟接管了。
這批被挖走的工程師此前都在高通數(shù)據(jù)中心工作，被挖走后在微軟研發(fā)用于量子計算機的處理器。
相關工程師的領英更新也從側面佐證了此次挖角風波：
高通公司技術副總裁Muntaquim Chowdhury以合伙人兼設計師的身份加入了微軟，此前他在高通工作了24年，還于2016年2月至2018年7月?lián)蜸erver CPU的首席設計師;
高通高級主管兼ARM處理器的核心設計師Thomas Speier以首席設計師的身份加入微軟，此前他在高通工作了十五年;
高通高級技術總監(jiān)Michael McIlvaine以首席設計師身份加入微軟，此前他在高通工作了十五年;
Michael Underkoffler今年六月份加入微軟，職位是合伙人兼工程經(jīng)理，此前他是高通高級工程總監(jiān)，從事ARM處理器設計工作。他的領英資料上表示，他正在打造“基于經(jīng)典計算機體系結構的量子計算控制系統(tǒng)”。
此次挖角背后是微軟的量子計算大計——微軟正在研發(fā)能承受超低溫的量子計算芯片。
這些被挖來的工程師也被收入位于微軟總部的量子計算機團隊，為微軟的量子計算芯片研發(fā)注入一股強大力量。
高通與微軟有十多年合作經(jīng)歷
據(jù)報道， 新入職微軟的這批工程師正在研發(fā)一款處理器，這款處理器最終將進入微軟正在研發(fā)的量子計算機。
量子芯片需要承受量子計算所需的極端低溫，因為溫度、磁場或電力等任何干擾都可能使量子計算機的基本單位量子位坍塌，所以這項技術十分具有挑戰(zhàn)性，因而微軟才大挖高通墻角來攻堅備戰(zhàn)。
雖然此次微軟從高通挖走大批人才，但雙方此前在其他領域有過長達十多年的合作，最早的一次可追溯至2000年，彼時微軟正在積極進軍移動領域，需要高通CDMA數(shù)字無線技術的助攻就在今年，微軟還計劃在其云數(shù)據(jù)中心使用低功耗的高通芯片。
雙方也實質(zhì)性地表示了在量子芯片上的合作意向，并曾就一款能夠承受量子計算所需的極端低溫的芯片進行過探討，但因合作初期高通身陷各種麻煩，雙方的合作貌似沒有取得進展。
今年的高通可謂是麻煩纏身，年初有博通收購風波的再發(fā)酵，后又有與大客戶蘋果的摩擦再升級，以及高通收購恩智浦失敗。
對身陷桎梏的高通來說，為數(shù)據(jù)中心研發(fā)專用芯片成本過高，于是大幅裁員滾滾而來。據(jù)報道，有消息透露，到今年6月，高通的數(shù)據(jù)中心項目已遭大幅削減，數(shù)據(jù)中心本來有1000名員工，后來只剩下300名。
微軟的量子計算機布局
量子計算機之所以相較經(jīng)典計算機更“快”，是因為量子計算是利用量子比特的疊加態(tài)來進行運算。
在經(jīng)典計算機里，存儲的信息單位是比特(bit)，比特使用二進制，也就是說一個比特表示的不是“0”就是“1”。但量子計算機的信息單位是量子比特(qubit)，量子比特可以表示“0”，也可以表示“1”，甚至還可以是“1”和“0”的疊加狀態(tài)(superposition)，即同時等于“0”和“1”。
理論上，2個量子比特的量子計算機每一步可以做到2的2次方，也就是4次運算，所以說，50量子比特的運算速度(2的50次方=1125億億次)將秒殺最強超級計算機(目前世界最強的超級計算機是神威·太湖之光，運算速度是每秒9.3億億次)。
而且，量子計算不僅“快”，還可以重新定義很懂程序和算法，顛覆醫(yī)療、軍事、密碼等眾多領域，是技術革命的重要科技之一，也因此引來了各大科技巨頭紛紛進軍。
在這場科技界的頂級戰(zhàn)役量子霸權爭奪戰(zhàn)上，微軟已經(jīng)進行了十多年的布局。
早在2005年，微軟就開始鉆研量子計算技術，由拓撲學(數(shù)學前沿領域)專家Michael Freedman領導成立量子研究實驗室Station Q，并于同年投資旗下研究拓撲量子比特(量子計算的最基本單位)的團隊，該團隊提出可在半導體和超導體的混合結構中建造拓撲結構來保護量子比特。
經(jīng)過十多年的技術積淀，微軟于2016年宣布斥巨資開發(fā)量子計算機的原型產(chǎn)品，并于2017年的Microsoft Ignite大會上展示了拓撲量子位以及硬件軟件生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)方面取得的進展。
2017年的Microsoft Ignite大會上，微軟還發(fā)布了為駕馭規(guī)?；孔佑嬎銠C而專門優(yōu)化的新的編程語言，讓開發(fā)者能夠編寫量子程序——該程序在當前的量子模擬器上調(diào)試，并能夠在未來真正的拓撲量子計算機上運行。
2018年微軟研究員對馬約拉納費米子(Majorana fermions，是一種費米子，反粒子是其本身)的再發(fā)現(xiàn)(因為美籍華裔物理學家張首晟2017年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)馬約拉納費米子，所以此處表述為再發(fā)現(xiàn))又使微軟在量子計算之路上走得更遠：荷蘭代爾夫特理工大學(Delft University of Technology)的微軟研究員成功地在半導體和超導體材料組成的線纜中生成了馬約拉納費米子。
微軟表示，將進一步將費米子轉(zhuǎn)化為量子，并希望在今年年底實現(xiàn)這一目標，在5年內(nèi)向其他企業(yè)提供可用的量子計算機。
2018年的Microsoft Build大會上，微軟副總裁、量子計算部門的負責人Todd Holmdahl進一步透露微軟的量子計算機規(guī)劃——微軟將在五年內(nèi)造出第一臺擁有100個拓撲量子比特的量子計算機，并且將其整合到微軟云Azure當中。
將量子計算整合進微軟云的規(guī)劃在微軟組織結構調(diào)整中也有體現(xiàn)。
今年年初，微軟做出重大組織調(diào)整：將量子計算項目轉(zhuǎn)移到了與其Azure云計算服務相關的硬件團隊，并任命硬件高管Todd Holmdahl(托德·霍爾姆達爾)負責這個項目。
這一調(diào)整表明了微軟計劃將量子計算應用于Azure相關業(yè)務的戰(zhàn)略決心。
“我們認為，量子可能會是我們這一代人最重大的技術，”霍爾姆達爾2017年12月接受采訪時表示。“它可以解決過去無法解決的很多問題。”
為了更好地完成已公之于眾的量子計算機規(guī)劃，2018年9月，微軟在丹麥Lyngby建立了一個新的量子材料實驗室，該實驗室的任務是生產(chǎn)用于構建第一臺可擴展量子計算機的物理部件。
基于這個實驗室，來自哥本哈根大學，丹麥技術大學和微軟的工程師和研究人員將構建量子處理的核心量子比特。量子比特是量子信息的計量單位，用來描述信號的可能狀態(tài)，其測量值接近絕對零度，量子態(tài)只允許讀取一次且任何輕微誤差都可能破壞其中包含的信息，所以極難測量。
據(jù)報道，一位知情人士表示，微軟每年投入數(shù)以億計的美元為量子計算機打造硬件和軟件;另一位熟悉微軟內(nèi)情的人稱，這個數(shù)字每年接近10億美元。近期的一份文件顯示，2018年微軟全公司的研發(fā)費用達到147億美元。
巨頭的量子爭霸戰(zhàn)
巨頭們自然不會放過量子計算這塊兵家必爭之地，英特爾、谷歌、IBM、微軟以及中國的BAT都紛紛入局。
這場戰(zhàn)爭2015年就正式打響了，布局量子芯片者有之，布局量子計算機者有之，布局云端平臺者有之。
就在剛剛過去的2018華為全聯(lián)接大會上，華為推出了HiQ量子計算模擬器與編程框架。
芯片巨頭英特爾于2017年成功測試17位量子超導計算芯片，并于2018年的CES上高調(diào)宣布已經(jīng)成功設計、制造和交付49量子比特(量子位)的超導測試芯片Tangle Lake。
谷歌也當仁不讓，于2018年3月公布了其72比特的量子芯片Bristlecone，并基于這款芯片開始了72位量子計算機的測試。
IBM則宣揚量子計算即服務(QCaaS)，推出云端平臺，并于2016年向開發(fā)者和研究人員開放能夠處理超大數(shù)據(jù)的第一代量子處理器，以此為未來的商業(yè)化服務熱身。2017年年底，IBM又推出第二代云端量子處理器，第二代處理器分為兩款，第一款擁有16個量子比特，能夠在云端加快處理速度;第二款的處理能力較第一款再增加一倍，并已設計為商用模型。IBM也于2017年11月對外宣布成功構建出50個量子比特原型機，并于三個月后的IBM Inaugural Index開發(fā)者大會上對外展示了這款原型機及其內(nèi)部結構圖。
國內(nèi)BAT三家也已經(jīng)全體進軍量子計算領域，其中聲勢最大的是阿里。
阿里2013年就入局研究量子通信、2015年與中科院聯(lián)合成立量子實驗室、2018年的云棲大會上達摩院院長張建鋒宣布開始研發(fā)超導量子芯片和量子計算系統(tǒng)。
相較而言，微軟則撲朔迷離得多，自2016年宣布計劃斥巨資開發(fā)量子計算機的原型產(chǎn)品后，公共場合再沒有任何原型機相關宣傳。
和谷歌、IBM選擇超導回路這一量子技術不同，微軟采用了完全不同的量子計算構建元件——“拓撲量子比特”——作為硬件堆棧基礎。拓撲量子比特據(jù)稱更為強大且易于構建起大規(guī)模系統(tǒng)——這意味著能應用于真實世界，而非單純適用于實驗室環(huán)境。
因而，從一開始微軟所希冀的就不是單純的技術項目，而是量子計算的商用，這一愿景也應和了微軟計劃將量子計算機整合進Azure的布局。雖然IBM已經(jīng)率先打造出QCaaS服務，不過其本質(zhì)上更像是個實驗環(huán)境，2017年末推出的量子計算編程語言Q#則使微軟在QCaaS服務的戰(zhàn)場上還有更大機會——提供基于Azure的QCaaS服務，同時配備更多具備通用性的量子計算功能。
結語：量子計算商用未來可期
雖然通用的量子計算機還前路漫漫，但專用的量子計算芯片則前路可期。
量子計算發(fā)展到2018年，已經(jīng)不再僅限于留在實驗室：谷歌和微軟等科技巨頭開始顯露商業(yè)野心，紛紛表明，量子計算正在從純粹的科學轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探ㄔ臁?/p>
商用量子計算對社會帶來的變革將是不可計量的，不僅可以用來解決從饑餓到氣候等全球社會面臨的最棘手的問題，還可以用于加速新藥研制、破解密碼安全系統(tǒng)、設計新材料等等。
當然，還有翹首以待的AI臨點與超級人工智能。
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