量子模拟计算机是一个旧思路,源自于 Richard Feynman,你可以使用量子计算机模拟其他量子系统。20 年前,我写了第一个关于如何编程量子计算机的算法,从而探索量子系统如何运行。在接下来几年,我们打算弄一些设备,能让我们建立量子力学模拟,也就是在内部黑洞发生了什么。我们可以关注下这些模型能做到什么。
有一个与常见摩尔定律平行的摩尔定律。事实上,它才符合量子理论。随着时间前行,我们在微观层次控制事物的能力越来越好。控制事物的同样能力让我们能做越来越强力的量子计算机。我们的量子计算机与传统计算机相比如今仍是无用的。我记得我以前有一个 16k 存储的计算机,几年后就是 64 K 了,如今是 100 G 的存储或1个TB的存储。
该 D-Wave 设备基于我和我的研究生 Bill Kaminsky 在 2002 年写的几篇论文。这是一种商业化的设备,如今已经有一些人买了。Lockheed Martin 买了一台 D-Wave 计算机,谷歌和 NASA 买了一些,军队也正在购买这种计算机。他们之所以购买时因为这些计算机很有趣。没人真正理解计算机内发生了什么,它们以自己的量子力学方式相当神奇的处理事情,因为保持神秘是量子力学的一个本质。人们买这些设备是想看下能否在上面解决传统设备无法解决的问题。
因为它成长的太快,因为它在众多领域都有所影响,如今在量子计算和量子信息处理方面有很多的子领域。有许多技术员正在建立量子计算机,其中有很多卓越的人才。在超导量子计算机领域的人才有:被谷歌聘请的 John Martinis;我在 MIT 的同事 Will Oliver;在 Delft 的团队。然后,也有很多人在极力关注新型量子算法这样的疯狂想法。
我在 MIT 的同事 Soctt Aaronson(Shtetl-Optimized 上的知名博主)有着非凡的想法。他和他的同事正在绘制你可以在量子计算机上解决的一系列问题,这是一项很棒的工作。要建一个量子计算机,其中最成功、最强力的设备是离子阱。你可以采用一堆离子、原子,剥去其中的电子,使用陷阱诱捕它们,然后用激光摧毁它们。我在马里兰大学的同事 Chris Monroe 是该领域的先驱。因斯布鲁克大学的 Rainer Blatt 也在这上面做出了惊人的成就。MIT 的 Ike Chuang 在建立这种设备上也做出了大量的进展。
日本量子信息领域也有很多优秀的研究员。比如我的同事 Yasunobu Nakamura 和东京科技研究所的团队。NEC 在这里也有一个很厉害的团队,有很多优秀的人。研究量子计算的最大团队集中在加拿大滑铁卢的量子计算研究所。在这里,黑莓的创始人 Mike Lazaridis 捐赠了百万美元作为用来创造优秀的研究团队的种子基金。加拿大的这个研究所的领头者是 Raymond Laflamme。这是现在世界上最大的量子计算研究的集中地。
在欧洲,有很多非常棒的量子团队。维也纳大学就有一群非常出色的人,Anton Zeilinger 和 Philip Walther 在那里待了很长一段时间;在牛津的 Vlatko Vedral 和剑桥的 Richard Jozsa 的领导下,这两个学校也有很多很棒的项目;还有牛津的 David Deutsch,他正是这一领域的创建者。你很难见到他,因为他总是在夜晚出没。
这几年,我与 David Deutsch 交谈过多次,其中有一段特别有趣的对话。当我在 MIT 准备一个会议议程的时候,David 在视频链接里出现了:我坐在大会议室的第一排,正对着 40 英尺的大屏幕,而 David 那 40 英尺高的脑袋就在屏幕上对着我讲话。会议室里没有任何其他人,我们也仅仅是讨论一些物理问题,但那感觉简直就像在与《绿野仙踪》里的巫师对话。
David 是一个非常聪明的人,也是一个思想家。他第一个意识到量子计算机可以做到一些传统计算机无法做到的事情,而这是在 80 年代中期发生的事情。他花了很多时间寻找量子计算机能够在某件事上表现得更好的例子。他有这方面的直觉,并且随后提出了量子计算机的正式概念,但是在五年多的时间里,他没有找到能够证明量子计算机能表现得更好的例子。