【企業科技趨勢】量子運算進入商業化前期

數碼轉型 10:30 2019/12/13

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量子運算(Quantum Computing)在過去多年的研究由大學為主導,近年開始將研究成果轉化,獨立成初創公司或加入大型科企接手,走入商業化前期(pre-commercial),意味着陸續走向商用階段。

研究離子陷阱技術的 IonQ,由美國馬利蘭州大學物理學教授 Christopher Monroe 創立。量子運算公有雲服務 Rigetti Computing 由 IBM 前研究人員、師承耶魯大學的 Chad Rigetti 創辦,在雲端平台上通過專設的《Quil》編程語言或《Python》建量子演算法。澳洲的 Q-CTRL,由悉尼大學教授 Michael J. Biercuk 成立,專做量子控制軟件,穩定量子運算的表現。該公司獲李嘉誠的維港投資(Horizons Ventures)投資。

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量子電腦要投入商業應用,毋須等待實現量子霸權,只要達到量子優勢(Quantum advantage)也是另一里程碑,即解決一般電子電腦無法解決的問題,便有足夠條件走出實驗室。IBM 認為,量子電腦和傳統超級電腦各有優勢,處理問題各有優勝之處,並非取代對方。量子電腦初創企業 Rigetti 創辦人 Chad Rigetti 指出,現在量子電腦不必像傳統電腦一樣做到非常精準,只要在特定的領域中「相對好」,那麼就會凸顯出商業應用的價值與優勢。

業界正在預測各行業如何盡用量子電腦技術,為企業創造優勢。Accenture 的報告詳列多個行業的潛在應用,如:金融服務業用於優化投資組合和預測風險欺詐;醫療行業分析白蛋質和發現新藥;製造業可用作優化供應鏈和採購決策;媒體公司分析大數據擴大廣告收益成效。

IBM 則認為,因為極快的運算速度,量子電腦商用後,也許可以在機器學習(Machine Learning)、模擬化學方程式、材料開發、投資組合平衡優化、風險分析等領域發揮作用。但現階段難以預測適合哪種商業應用,更甚是用途還未出現。而「化學方程式模擬」是目前所知比較可能的量子電腦應用之一。 

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Google 執行長 Sundar Pichai。

微軟從傳統到量子

量子電腦並不遙遠,微軟(Microsoft)最近發表《Azure Quantum》量子運算雲端服務,與 1QBit、Honeywell、IonQ 和 QCI 合作,提供量子硬件、軟件到解決方案,試圖打造出完整堆疊且開放的雲端量子生態系。

微軟執行長 Satya Nadella 提到,現在這個世界存在許多問題,包括:食品安全、氣候變遷和能源轉換等,這些大問題需要更多的運算能力來解決,因此人類需要通用量子。微軟早在 2017 推出量子開發套件(Quantum Development Kit;QDK)和開發程式語言《Q#》,而在兩年後微軟將其開發工具以及其他要素整合在一起,推出《Azure Quantum》預覽版。

《Azure Quantum》提供完整的開發工具箱,開發者除了可以利用 QDK 和《Q#》編寫應用程式,在模擬器上或是多種量子硬件上執行外,也能利用 1QBit 的軟件平台和服務。用戶也可以利用預建置的解決方案和演算法,利用 Azure Quantum 解決實際的問題。

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雖然真正的拓撲量子位元架構還沒有準備好,無法提供端到端的運算,但是 Satya Nadella 指出,結合量子與傳統(Quantum on Classical)的概念,將量子工具與傳統電腦運算結合一併使用,可為模擬複雜現象最佳化演算法。

該公司目前也已經有多個使用量子運算的案例,包括:醫療保健、金融和電網等領域。例如在美國凱斯西儲大學和克利夫蘭診所合作,透過在傳統運算硬件上執行量子方案,縮短了整體磁力共振掃描(MRI)時間,到傳統 MRI 掃描時間的 1/3,有助醫生及早發現疾病。

總結:
量子霸權還很遠

所謂「量子霸權」只是發展量子電腦的里程碑之一,更重要是當下量子電腦快將走向商用應用,業界應如何發掘可發揮效潛力的用途。其實問題可能早在眼前,大眾卻被固有思維限制而看不到,這是目前整個產業還很難找到關鍵應用的原因。行業應用量子電腦需要通曉物理、數學演算法和行業知識的人才,找出行業問題所在,理解後才有可能放在量子電腦中實際應用。

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撰文 : 張文啟

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