在寻求更强大的计算机的时候，研究人员正在开始构建量子计算机 - 这种机器能够在最小的尺度上利用物理学的奇怪属性。
该领域近年来取得了长足的进步，量子计算公司D-Wave是其中的先驱。谷歌，美国航空航天局和其他地方的研究人员一直在研究如何使用D-Wave的芯片来解决棘手的问题，远远超过古典的电脑。
虽然这个领域正在取得进展，但它仍然是精英物理学家和计算机科学家的领域。然而，处理问题的更多思想往往比较少。为此，D-Wave上周通过发布其基本量子计算软件Qbsolv的开源版本，大胆走上了量子计算民主化的一步。
“D-Wave正在推动硬件的发展，”D-Wave国际总裁Bo Ewald告诉Wired。 “但是我们需要更多聪明的人来思考赢咖4平台，另一方面考虑软件工具。”
Qbsolv旨在允许更多的开发人员在没有必要的量子物理博士学位的情况下编程D-Wave的计算机。也就是说，更多的人可以考虑如何使用量子计算机 - 甚至开始编写软件赢咖4平台。
这对计算的未来有深刻的影响。但首先，有一点背景。
什么是量子计算？
要了解D-Wave公告的意义，让我们重新回到80年代。 1982年，诺贝尔奖获奖物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）提出，通过利用量子物理学的基本规律，计算可能变得不可思议。
虽然数字计算机已经使用物理来处理由1和0组成的二进制数位，但是费曼建议不使用位，而是使用量子位或量子位。与经典位不同，量子位可以同时存在1和0。这可能被描述为量子位是1或0的概率，但它实际上比这更微妙，并且依赖于使用简单概率不可能模拟的量子物理固有的属性。
虽然这样的理论概念令人着迷，但实际意义在于，同时在两个国家中意味着在计算中共同考虑每个结果。因此，单个量子位可以同时执行两次计算，两个量子位可以执行四个，三个量子位八个等等，产生指数增长的速度。
利用只有30个量子位意味着同时执行超过十亿次的计算。
在量子计算属下，存在退火和门模型两种。 D-Wave的计算机是退火物种，但是这两种类型正在开发中。
退火量子计算机包含有助于整个系统能量的量子位阵列。该系统将寻求一个最小化总能量的配置。这种最小能量状态对应于编程到计算机中的问题的解决方案。退火量子计算机将几乎瞬间找到可能的正确配置。
另一方面，门模型量子计算机以某种配置从量子位开始。然后通过一系列转换或门来操作它们，根据其他值和特定的程序运行重新排列每个量子位的值。最终配置然后产生由不同概率加权的结果分布。
门模型量子计算机更复杂，但可以处理更多种类的问题。退火计算机更简单，但最适合于较少种类的问题。
QC Ware公司的首席执行官Matt Johnson说：“我们认为退火炉将在门模型系统之前实现企业准备，该公司正在开发退火和门模机的应用。
开源如何加速进度
开源可能会出现反效果的商业策略。为了理解为什么这个策略可能适用于量子计算，重要的是要注意到迄今为止推动该领域的两个主要挑战。
第一个问题是缺少针对量子处理器优化的算法。虽然这样的算法与数字处理器相比将具有指数加速度，但是目前仅有三个这样的程序已知。开源软件将允许物理学家，数学家和企业家开发更多更有效的解决某些问题的手段。
在零入门的情况下，量子软件工程师将不需要购买昂贵且受限制的专有软件，并投资数月和数年开发原型。
第二个挑战是扩展一致性时间，或量子位维持其特殊量子特性的时间。也许令人惊讶的是，开源的软件还将推动硬件的创新，也可能导致更快的突破。
这个令人惊讶的事实是由于软件和硬件之间的共生关系，同样的反馈循环导致两者的指数提升。
软件越好，创新硬件操作的动力就越大。硬件越好，创新软件执行指令的动机就越大。
另一方面推进了一次马刺进步。
什么是量子计算？
虽然量子计算的力量令人印象深刻，但并不意味着现有软件的运行速度提高十倍。相反，量子计算机有某些类型的问题，他们善于解决，而不是它们。
虽然量子计算机总是会产生一个计算的答案，但并不总是正确的答案。但这并不意味着它已经发生故障。
记住，量子位是概率性的，答案也是。有一个概率是答案是正确的，互补的概率是错误的。该软件旨在最大限度地发挥正确的机会，并将其应用于并不总是需要正确答案的问题。
一个主要的例子是分子相互作用的建模。
这种“量子化学”是如此复杂，只有最简单的分子才能被今天的数字计算机分析。但是，完全开发的量子计算机即使是最复杂的过程也不会有任何困难。 Google已经在这个领域做出了贡献。
这意味着，由于量子计算机模拟，制药生产或新材料的发现可以更有效率并以更快的速度发生。量子计算也可能加速赢咖4的发展。由于AI逻辑基于计算许多可能选择的概率，因此它将成为量子计算的理想候选者。
投资者现在也正在努力将自己插入量子计算生态系统。除了明显的候选人之外，银行，航空航天公司和网络安全公司正在开发防范量子计算机破解常规密码的能力。
展望未来
在不久的将来，将会创建一个完整的优化算法库，形成第一个商业化的量子计算软件的基础。个人，学者和企业家不久将会以零沉没的成本开发创新项目。我们将看到车库技术创业公司的扩张推动了量子化学和AI的支柱，还有尚未被设想的新杀手级赢咖4平台。
五金制造商将迅速利用这一民主化。量子计算机本身将继续改进，具有更多的量子位和更长的相干时间。它们也将通过访问云处理而变得更多。
这只是量子计算的黎明 - 在未来几年里，这将是一个令人兴奋的领域。
