@ 2015.10.06 , 22:06
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量子计算功耗知多少

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google的量子智能实验室刚刚制造的最新的计算机可能是目前第一台商业量子计算机了。而这台新型的计算机能够比传统计算机更快的、使用相对更少的功耗来完成相同的计算任务。不过量子计算到底能节约多少功耗目前还是个迷。

现在,D-Wave的设备能够在不增加功耗的情况下,增加计算的量子比特(quantum bits)。这是因为他们的D-Wave机的物理架构中使用的铌环超导工作温度为15毫开(millikelvin )也就是摄氏-273度。所以目前D-Wave的主要功耗开支都放在了冷却设备的运作上,只有将温度降低到低于25毫开左右时,D-wave的大部分硬件才能开始进行工作。而量子处理器的功耗不值得一提,这与我们现在的巨型机相反,我们的大部分功耗用在冷却上。

量子处理器的工作功耗还不足一微瓦,与冷却设备的功耗相比简直九牛一毛。D-Wave的商业发展和战略合作主管 Colin Williams这样描述到他们的系统。

而google实验室安装的最新的1 000-qubit级的D-wave 2x量子计算机的计算能力比上一代提升了约一倍,不过要计算整个系统的功耗还是要包括冷却设备,不过整体的功耗可能在未来的若干代都不会有所提升,即便是计算量提升到几千个量子比特。

因为即便是量子处理器的功耗继续增加,对冷却设备的的工作影响也不会太大,差不多目前的冷却设备暂时无需更新了。

所以,即便D-wave的计算能力持续增加,总功耗在短期内也不会有所改变了。不过总的来说,量子计算机的计算功率并不比目前的计算机好,在完成差不多计算量的任务时,大量的能耗被花在了冷却设备上。

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功耗增长为零,目前大概对市场话而言还是比较有吸引力的,不过在对设备的优化和扩展性方面,他们的目标也不太明确。特别是加上要与传统计算机竞争市场,争取更多的订单的话,量子计算机需要做哪些改进。

虽然在功耗方面,量子计算机能够在未来一定时间范围内保持优势,但是一旦到达某个平衡点,他又会反过来制约量子计算的发展。

来自MIT的计算机理论学家Scott Aaronson认为功耗0增长并非D-wave的优势,一旦需要加速得到更快计算能力,我们可能需要使用更加耗电的的冷却设备来降低量子处理器的温度。

不过目前的D-wave架构也只是量子计算机潜在可能的架构之一,他们需要专门的设计去进行优化计算过程,google目前既在研究如何优化当前的D-wave,同时也在探索其他可行的量子计算机架构。

而Troyer 预测量子计算机的量子处理功耗需求可能还是线性增长,仅与芯片数量有关。因为短期内考虑通过进一步降低工作温度,可能需要突破性的技术。

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量子计算的优势可能需要工程师们将计算能力提高到百万级的量子比特才回体现出来。而目前的D-wave可以简单的通过增加量子处理器的数量(也就是多核架构)完成功能提升,不过大多数研究人员选择去优化只有几个量子比特的量子计算机,因为这个计算级别的量子计算机就有大量子比特位的错误,量子计算机的挑战还在于纠正运算位的错误。

如果,量子设备能够真正的解决计算速度的问题,它终会飞入寻常百姓家。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 邻家乖蜀黍 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 31+1

  1. 马赛克
    @2 years ago
    2951485

    龙芯哭晕在厕所

    [50] XX [2] 回复 [0]
  2. 蓝码
    @2 years ago
    2951496

    i3默秒全

    [19] XX [1] 回复 [0]
  3. 冷冷
    @2 years ago
    2951510

    很久没有新的量计新闻了

  4. 白脚花狸猫
    @2 years ago
    2951512

    太深奥了,朕听不懂

    [15] XX [3] 回复 [0]
  5. Amaryllis
    @2 years ago
    2951524

    可逆电路能降低功耗……

  6. 帝诺索
    @2 years ago
    2951532

    都已经-273度了么?距离绝对零度只差0.15度了?

  7. genuki
    @2 years ago
    2951535

    把量子计算机发射到宇宙里,利用宇宙自然的低温来冷却它,或许是个可行的办法

    [9] XX [20] 回复 [0]
  8. 狗带
    @2 years ago
    2951540

    三体里的质子计算机是咋回事来着

    [0] XX [12] 回复 [0]
  9. 2951542

    基于不确定性原理建造的玩意儿本身就不靠谱,是这个意思么

  10. 2951545

    @genuki: 你真想发射一个树形图设计者?

    [14] XX [0] 回复 [0]
  11. 绝念梦依然
    @2 years ago
    2951553

    这样的话计算机的发展又将复古了:每人一台终端,计算交给数据中心,中心的量子计算机集中起来泡在冷却液里。。

    [14] XX [2] 回复 [0]
  12. 戈饭
    @2 years ago
    2951560

    @绝念梦依然: 这也不错

  13. 神一样的亻
    @2 years ago
    2951567

    以后可以把全球超级计算中心建在南北极,冷却费用省点是点。

  14. acp134
    @2 years ago
    2951581

    量子计算机的冷却设备主要是维持计算机的量子态……散热倒不是什么问题,温度高了就没法进行量子计算了

  15. edmundlyy
    @2 years ago
    2951616

    @genuki: 太空没有空气或者水之类的介质,只能靠辐射散热,其实效率还不一定比在地面更高。

    [10] XX [1] 回复 [0]
  16. 刁子
    @2 years ago
    2951618

    量子计算机已经面世了,科技爆炸的时代

  17. 2951619

    Google计算量这么大,有动力搞这个

  18. 我认识路人甲
    @2 years ago
    2951622

    做成云计算,以后有网络信号的地方,就可以接入云计算系统让其运算。PC不用几十年就几乎可以退出舞台,未来应该是移动终端+高速无线网络+云计算的世界。

  19. 2951632

    @edmundlyy:
    不是说了量子处理器本身功耗不足一微瓦,冷却设备的压力在于阻止环境热量侵入,那么在只有微波背景辐射的环境应该是最好的。

  20. 2951639

    d-wave一直争议很大,学界很多人认为它是假货。。。另外,这货一开始是加拿大的一个团队搞的,谷歌只是闲着钱多凑了个热闹,类似的热闹还有,google buzz docs。。。

  21. 2951640

    2014年1月13日,以美国加州大学的Martinis和Lidar教授为首的研究组,包括Google公司的研究人员,其中Lidar教授正是上述实验室的主任,正式宣布:在503个量子比特的D-Wave Two型的量子计算机上的实验数据表明,没有任何量子加速的证据。
    其学术文章在:
    http://arxiv.org/abs/1401.2910

    陈年新闻摘抄。

  22. 2951642

    刚才又重新查了一下,这方面的资料可能是过时的。

    还有一点,挨踢喵们要注意了,dwave有开放的sdk,没错,想玩量子计算你(指代所有愚蠢的人类)是现在没有机器也可以设(y)计(y)代码的。

  23. 脑残
    @2 years ago
    2951705

    然并卵,下面有请我儿子给我点叉叉

  24. 脑残
    @2 years ago
    2951711

    微信朋友圈:量子计算机不能在有太阳的地方上放置……

  25. 难勃丸
    @2 years ago
    2951727

    @ayaya: 这个冷却系统并不是冷却CPU而是用来冷却超导材料的我估计这个超导材料需要不停的冷却一旦停止冷却就会失效,所以在外太空然并卵

  26. 呦~一库
    @2 years ago
    2951843

    既不懂计算机,更不懂神马量子,显然我来错地方了。

  27. 2951865

    经典的虫洞理论,在一张纸上戳个洞就联通了,殊不知已经跨维度了,貌似有些事情在现有环境下是不可能实现的,比如以人类三维的大脑进入高维,或者像这个常温下就要运行某些超导物质(也许这个能实现)。

  28. 李某人
    @2 years ago
    2951973

    把量子计算机放到外太空,温度问题就能解决了。然后经过天线传输数据,,云计算的感觉。

  29. 好有病
    @2 years ago
    2952416

    我们已经是同志了

  30. 2952515

    @神一样的亻: 现在的大型处理中心,冷却费用也是超级大的一笔开支啊,所以大家都把数据中心处理中心啥的建在寒冷的地方。

  31. alpha_boy
    @1 year ago
    3248753

    IBM最近不是开放了一个量子计算机云控制项目?允许有兴趣的人去测试一个有5个量子比特的样机了?

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