当人工智能遇到量子计算

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IBM最新发布的量子系统二号标志着量子计算离实际应用更近一步。该技术在模拟自然、处理复杂结构数据、优化等领域展现出潜力。虽然商业应用尚需数年，但量子计算与人工智能的结合正引领科技前沿。

对于许多IT领导者来说，量子计算机听起来更像是科幻小说，而不是能够在他们的数据中心中实际应用的技术。然而，这一切正在发生，上个月，IBM推出了System Two，这是第一台将三个处理器连接起来共同工作的量子计算机。

去年在量子计算领域的小步伐正在演变为今年的巨大飞跃。IBM的量子采用副总裁Scott Crowder负责帮助客户发现量子计算的新用途，并开发完成这些任务所需的软件。我们请教了Crowder，向CIO们提供量子计算技术的进展情况报告，以及将其引入企业需要什么。

对于听说过量子计算但不太理解的人，它与推动我们的笔记本电脑、手机和台式机的经典计算有何不同呢？

Scott Crowder：它基本上采用了一种不同的信息科学。与我们在发明数字计算机之前进行的经典信息科学不同。它在进行计算的方式上有所不同。因此，在某些类型的数学方面，它比今天的计算机更出色，反之亦然。

从理论上讲，你可以在通用量子计算机上运行任何东西，但你不会这样做。你只想通过量子计算机运行那些经典计算机不擅长的事情以及已经证明量子计算机擅长的事情。它利用了量子力学，因此就像科幻成为现实。它能够执行某些计算，我们可能永远无法通过传统计算机实现。

我们何时能够看到量子计算机更广泛地被采用，以及这将会是怎样的情景？

Crowder：在今年之前，你可以争辩说你用量子计算机能做的任何事情都可以在经典模拟器上进行模拟。在那之前，除了了解其信息科学之外，使用计算机进行计算是没有意义的。但情况已经发生了改变。今年，你实际上可以在量子计算机上运行一些在经典模拟器上无法运行的东西。这并不意味着你可以在量子计算机上运行任何东西。相较于尝试模拟，这是你可以从量子计算机中获得价值的第一批计算。

在接下来的几年里，其用途和效用将继续扩展。现在，由于系统的质量限制，我们能够运行的问题有一定的限制。但我们已经超过了运行量子计算机的价值点。这并不意味着已经有了商业价值，因为问题往往变得更加复杂，需要整合到工作流程中等等。但我们认为其他人不会等到2033年才能获得商业价值。

在1940年代，我们没有将经典计算机装在口袋里，并在手机上做我们正在做的任何事情。它们最初的用例是调度。我认为这在这个十年对于量子计算机来说也是真实的。在下一个十年，随着系统变得越来越大、越来越强大，你将看到越来越多的用例。

第一个使用案例将是什么？

有三种数学问题，量子计算机将更擅长解决。

其中之一是模拟自然。材料、性质、物理、化学——考虑到所有与工业、医疗保健和生命科学相关的化学问题。

量子计算机将更擅长的第二类数学是数据中的一种复杂结构。最著名的算法之一，Shor's算法——所有国家都对此感兴趣——就是这种数学。它进行因式分解：A乘以B等于C。A乘以B；常规的计算机擅长给你C。但是在给定C的情况下，你的计算机不擅长找出A和B是什么。经典计算机在这种数学上表现得不好，这是一件好事。如果没有密码学，我们就没有数字经济。

这也是关于量子的讨论的一部分。如果它落入坏人手中，我们将陷入深深的麻烦。但这种数学也被用于机器学习——诸如分类之类的事情。它可以帮助找到欺诈行为，为临床试验找到更好的试验地点，并在给定患者健康记录数据时找到更好的治疗方案。在短期内，利用量子计算机解决这类问题在行业内引起了很大的兴趣。

最后一种数学，也很有趣——但是在这个十年晚期或下个十年的第二阶段——涉及到优化。在常规计算机上需要我尝试N次的事情，在量子计算机上将需要N的平方根次。因此，N等于100，平方等于10的因子。在这个领域也可能有突破。例如，在金融服务中的投资组合优化，风险管理和物流——人们在今天使用常规计算机记录的一系列问题可能会有突破。

量子计算机在接近绝对零度的地方运行。我们将如何解决冷却问题？将它们放到太空中吗？

Crowder：不幸的是，太空并不足够冷。

我们需要将其计算部分与宇宙的其余部分隔离开，因为你正在以一种特定的方式编程将这些量子比特纠缠在一起。它不能被完全隔离（绝对零度），因为如果它完全被隔离，我们就不能让它们做任何事情。它需要与宇宙的其余部分连接得足够紧密，以便你可以对其进行编程，但宇宙的其余部分不能对其进行干扰。这就是为什么你需要将其保持非常非常非常非常冷——就像我们对待我们的技术一样——或者你需要向其发射激光束（使用基于光的方法）以去除熵。这很复杂，而且无论你如何操作，它都不是室温。

好消息是有稳定的商业制冷技术。它们成本低，与普通的老式计算机相比能源消耗也较低——例如与一架电子设备架相比。这些技术看起来非常高效。制冷并不是一个很大的问题。在扩展它们的规模并降低成本方面存在其他问题，但基础技术已经存在。

你认为量子计算机最终会进入普通企业数据中心吗？还是说它将仅保留给只有大型企业才能负担得起的专业用途？

Crowder：我知道，目前围绕量子计算机的基础设施似乎很奇怪和不同寻常。但我们已经在克利夫兰诊所部署了它们；我们在德国、日本和加拿大也部署了它们。我们拥有大型数据中心。我认为在短期内，比如未来几年，技术发展得非常迅速，把它们放入企业数据中心可能没有意义，因为你会想要最新的技术。

云交付具有明显的优势，因为软件栈正在迅速演变，使我们能够同时向所有人提供新的功能，而底层硬件每年都在改善。无论是通过云提供商还是在本地，你都将在企业数据中心中使用量子计算机。这将会发生。只是在未来几年内还没有太多意义。

解释一下量子计算将如何与人工智能交叉。我们听说量子并不适用于生成式人工智能。

Crowder：这是一个混合的情况。人们通常使用人工智能这个词来指代人工智能的最新趋势。

从比生成式人工智能更广义的意义上来看，是的，从寻找数据模式和解决复杂结构问题的角度来看，通过机器学习或其他手段，它们之间存在直接联系。例如，量子将自动更好地进行分类。那并不是生成式人工智能。

生成式人工智能是人工智能的最新阶段，这也是未来一两年人工智能的定义，直到我们提出其他东西——人工智能的下一个定义。生成式人工智能与量子计算机之间只有一种脆弱的联系。有一些人正在进行研究，看看如何在神经网络上利用量子，而不是深度神经网络。我不认为有任何证据证明量子在这个领域会更好。但一些研究人员认为可能会。在接下来的几年里，我们将找到答案。但目前为止，我还没有看到任何明确说“是”的数据。但我也没有看到任何明确说“不”的数据。