加拿大公司D-Wave Systems今天揭開了“全球第一台商用實用型量子計算機”的神秘面紗，展示了這台新型計算機“Orion”如何運行商用程序，及其在解決特定問題上相比傳統電子計算機的巨大優勢。
演示是在美國加州山景城的計算機歷史博物館裡進行的，不過量子計算機本身並不在現場，而是在D-Wave公司總部，加拿大溫哥華本那比(Burnaby)。在那裡，量子計算機被液氮冷凍在5mK(毫開)溫度下，也就是-273.145℃，只比絕對溫度-273.15℃高0.005℃，比星際空間還要冷。
量子計算機依賴的自然是量子機制來加速計算的，而這種機制決定了所有物質和能量的行為表現。人們早就知道，即使能利用量子機制的一些簡單特性，所構造的計算機就能遠遠超出任何超級電子計算機的表現，不過D-Wave表示，他們的“Orion”只是現有電子計算機的補充和增強，並非要取而代之。這也就是說，量子計算機還遠沒有成熟到可以獨立“統治世界”的地步。
為了實現量子計算機的商用，D-Wave在基礎構造和生產工藝上借鑒了現有半導體產業的成果。“Orion”基於一塊硅芯片，包含16個量子位(qubit)，可以同時表示0和1兩個二元位(電子計算裡不是0就是1)，而每一個量子位都能模擬其他量子位的值，從而提高計算能力。D-Wave稱，這一系統可以在今後加入更多的量子位，計劃在今年底達到32個，明年底增至1024個，計算能力則會呈指數級增長。
“Orion”的拿手好戲就是需要處理海量復雜數據和變量的問題，比如生命科學、生物測定學、後勤學、變量數據庫搜索、計量金融等等科學和商業領域。
D-Wave在此之前舉了NP空間裡最困難的“NP-Complete”問題的例子，這裡我們看看另一個。如果使用電子計算機處理藥物分子的“薛定谔方程”，那麼每增加一個電子，問題難度就要翻一番還多，這就是所謂的指數級爆炸式增長，導致電子計算機最多只能處理含有30個電子的系統，而一個簡單的咖啡因分子就有100多個電子，其問題難度是30個電子系統的大約10^50倍，任何超級計算機都無法勝任。量子計算機則簡單多了，因為它處理薛定谔方程時的難度增加只是線性的固定速度，因此最原始的量子計算機也要比最快的超級電子計算機(藍色基因/L)出色得多。
一如展示中的情形，D-Wave將通過一個安全的互聯網連接提供量子計算機的對外訪問和使用，最終開始銷售這種系統，不過具體時間和價格問題沒有披露。
如果您對量子計算的技術信息還有更深入的興趣，可以參考D-Wave CTO Goerdie Rose的博客：http://dwave.wordpress.com/