这家制造世界上唯一商用量子计算机的公司发布了迄今为止最大的机器——研究人员正密切关注。这台机器以其处理器内的量子比特（或称 qubits）的数量命名为 2000Q，由加拿大伯纳比的 D-Wave 制造，其量子比特数量几乎是其前身的两倍。许多研究人员仍然对这类机器的长期潜力持怀疑态度，它们的运行方式与其他新兴量子计算机不同。但其他研究人员已经在预订 D-Wave 计算机的使用时间，以探索从机器学习到网络安全等领域的挑战。
此外，第四代机器 2000Q 的改进主要得益于研究人员的反馈。
美国宇航局艾姆斯研究中心的物理学家达维德·文图雷利说：“我们正在作为一个科学家群体提供指导。” 文图雷利管理着一个由位于华盛顿特区的非营利组织大学空间研究协会 (USRA) 运营的项目，该项目允许外部研究人员访问美国宇航局-谷歌联合拥有的 D-Wave 机器。
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D-Wave 还在开发第五个型号，希望通过提供更大的容量和连接性，并更贴近科学家的需求来回应批评。该机器很可能在两年内推出，量子比特数量将再次翻倍，达到大约 4,000 个。至关重要的是，它还将提供量子比特之间更复杂的连接，使其能够解决更复杂的问题。
布拉格查尔斯大学的物理学家马克·诺沃特尼正在探索 D-Wave 机器在网络安全领域的应用，他说：“改变底层连接将改变游戏规则。” “我基本上垂涎欲滴地期待着它。这非常令人兴奋。”
自六年前 D-Wave 机器开始销售以来，它们既引起了兴奋，也引起了怀疑。到目前为止，研究人员已经证明，对于一个为适应机器的能力而设计的问题，量子计算机可以比经典算法的版本提供巨大的处理速度提升 (V. S. Denchev et al. Phys. Rev. X 6,031015; 2016)。但是，这些计算机并不能击败所有经典算法，而且没有人找到一个问题可以让它们优于所有经典竞争对手。
D-Wave 的量子比特比更传统的量子计算机中的等效物更容易构建，但它们的量子态也更脆弱，它们的操纵也不够精确。因此，尽管科学家现在一致认为 D-Wave 设备确实在它们的计算中使用量子现象，但有些人怀疑它们是否能用于比经典计算机更快地解决现实世界的问题，无论有多少量子比特组合在一起，无论它们的配置如何。这种不确定性并没有阻止用户数量的增长：去年九月，大约 100 名科学家参加了在墨西哥州圣达菲举行的 D-Wave 首届用户大会。
现有的 D-Wave 计算机位于美国，但包括通过 USRA 等项目在内的全球研究人员都可以远程访问它们。文图雷利说，这些机器正在吸引新的研究人员，他使用其中一台机器来尝试找到漫游器自主安排操作和管理时间的最佳方法。他说：“与量子物理学无关的大学现在正在尝试他们的算法。”
与其他量子计算机不同，D-Wave 只适用于解决某些任务，称为优化问题。为了找到最佳解决方案，研究人员首先将由超导环路制成的量子比特置于其最低能量状态，在这种状态下，每个量子比特都处于“开”和“关”的量子叠加态。然后，代表问题的磁场会轻轻地将这种状态推向新的状态——这个过程称为量子退火。该状态在保持其低能量的同时演化，以便在它最终“坍缩”时，应该使量子比特处于解决该问题的最佳配置。由于该系统同时筛选每一个可能的答案，理论上，它可以更快地解决那些在经典方法中，随着每个变量的增加而呈指数级变得更难解决的问题。但是，以机器可以处理的形式提出研究问题通常意味着使用多个量子比特来表示单个变量，这限制了它可以处理的问题的大小。
诺沃特尼说：“量子计算是一种新工具。因此，我们正在做的部分工作就是试图弄清楚如何使用它。” 他致力于研究称为玻尔兹曼机的机器学习算法，该算法用于研究在线流量中的模式并识别网络攻击。到目前为止，对于小的示例，他的团队已经能够证明，D-Wave 的机器可以比其经典对应物更有效，更快地检测到可能的攻击，他说。
D-Wave 的最新版本包括诺沃特尼一直强烈要求的升级。该功能在不同的量子比特组进行退火过程时提供更多的控制。在至少一个案例中，D-Wave 已经表明，这可以将某些计算的速度提高 1000 倍。对于诺沃特尼来说，该功能至关重要，因为它将允许他的团队在过程中“采样”量子比特，这为 D-Wave 探索一种不同类型的机器学习算法打开了大门，该算法可以学会识别更复杂的网络攻击模式。
但是，研究人员希望有更大的连接性。洛斯阿拉莫斯国家实验室的计算机科学家和 D-Wave 科学与技术负责人斯科特·帕金说，目前，处理器中的每个量子比特只能与另外六个量子比特“对话”。该实验室自 8 月以来就拥有一台 D-Wave 计算机。“连接越丰富，就越容易和更快地将问题放到 D-Wave 上。所以这是我的愿望清单的首位。”
该公司负责技术的高级副总裁杰里米·希尔顿表示，D-Wave 正在重新设计其第五个处理器，以显著提高连接性。由于此升级涉及硬件改造，因此它将带来额外的好处：允许该公司在未来的机器中突破当前处理器设计施加的 10,000 个量子比特的限制，他补充道。
D-Wave 机器距离展示其拥护者希望看到的比经典计算机指数级的速度提升还有很长的路要走。但是，在一篇 1 月 17 日发布但尚未经过同行评审的论文中，D-Wave 团队声称 2000Q 可以找到比任何已知的经典算法快 2600 倍的解决方案 (J. King et al. arXiv 预印本 https://arxiv.org/abs/1701.04579; 2017)。现在，怀疑论者有责任尝试找到更快的经典算法。德克萨斯大学奥斯汀分校的计算机科学家斯科特·阿伦森说：“我只知道，在之前的两到三个类似情况下，确实出现了不同的经典求解器消除了声称的差距。”
希尔顿认为，今年，D-Wave 将 演示一种计算，这种计算即使是最强大的经典超级计算机也无法完成，竞争对手称之为“量子霸权”的目标。
他说：“我们取得了一些成果，并且正在与外部合作者合作审查这些成果，看看它们是否成立。”
本文经许可转载，并于 首次发表 于 2017 年 1 月 24 日。